Cette étude a pour objectif principal la description de mécanismes d’adaptation impliquant le membre inférieur sain au cours de la marche en fonction de différents réglages de la prothèse. Une analyse tridimensionnelle de la marche, incluant la cinétique du genou et de la hanche en première moitié d’appui, a été réalisée chez 15 sujets témoins et 17 patients amputés tibiaux unilatéraux dans trois conditions de rotation transverse du pied prothétique : alignement initial (AI) ; alignement initial modifié de 6° en rotation externe ou de 6° en interne (RI). Les patients ont rapporté la marche la plus confortable en condition AI et la moins confortable en condition RI. En condition AI, lors de la mise en charge, le travail total exercé par le genou du membre sain est significativement supérieur à celui exercé par le membre prothétique et par le groupe témoin et le travail exercé par la hanche du côté sain est supérieur par rapport au groupe témoin. Il en résulte que le travail total sommé des deux articulations principales du membre inférieur sain est significativement supérieur à celui exercé par le membre prothétique et le groupe témoin. En condition inconfortable RI, le travail total exercé par le genou et la hanche du membre sain est davantage augmenté par rapport à la condition AI ayant pour conséquence l’augmentation de l’asymétrie dynamique entre les deux membres inférieurs. Ces résultats suggèrent une fonction de compensation du membre sain en réponse à la modification d’un alignement de la prothèse. Cette étude ouvre la perspective d’une exploration simplifiée de la dynamique des genoux qui pourrait constituer un outil utilisable pour régler les prothèses. / The aim of this study was to describe adaptive mechanisms involving the intact limb during gait according to different prosthetic alignments. Three-dimensional gait analysis was conducted in 15 healthy subjects and 17 unilateral transtibial amputees in three conditions of prosthetic foot transverse rotation: initial alignment; initial alignment (IA) altered either by 6° of external rotation or by 6° of internal rotation (IR). Patients reported best comfort of gait in IA condition and discomfort in IR condition. In IA condition, during loading response of the intact limb, total knee work was increased compared to prosthetic limb and control group and total hip work was increased compared to control group. In addition, the sum of the total work exerted by the knee and hip joints in the intact limb was higher than in the prosthetic limb and in the control group. In uncomfortable IR condition, the total work exerted by the knee and the hip of the intact limb was further increased compared to IA condition, as well as the inter-limb dynamic asymmetry. These results suggest compensatory function of the intact limb in response to alteration of prosthetic alignment. This study opens the perspective of a simplified assessment of knee dynamics which in the process of adjusting prostheses.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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L'amputation du membre inférieur est à l'origine d'un handicap définitif. L'appareillage est alors la seule alternative permettant de restituer au patient les fonctions de l'appareil locomoteur. L'analyse quantifiée de la marche permet d'objectiver la compensation de ce handicap. Le premier objectif de ce travail est d'étendre cette analyse quantifiée à d'autres situations de la vie courante rencontrées par les personnes appareillées. Le partenariat clinique et de recherche avec le Centre d'Etudes et de Recherche sur l'Appareillage des Handicapés a notamment permis de s'intéresser à l'influence de la vitesse de marche et à la descente des escaliers. La comparaison de la marche de sujets amputés et appareillés à la marche de sujets asymptomatiques a contribué à définir des paramètres quantitatifs caractérisant la fonctionnalité des composants prothétiques tout en mettant en évidence leurs limites actuelles. Le second objectif de cette thèse CIFRE en partenariat avec la société PROTEOR, est de mettre en place des bancs d'essais expérimentaux et des modélisations numériques permettant l'évaluation de paramètres fonctionnels pour des composants prothétiques isolés en leur imposant des conditions aux limites proches de celles mesurées avec les sujets amputés. La pertinence de ces outils a été démontrée pour fournir une évaluation fonctionnelle des composants prothétiques en phase de conception. L'ensemble de ce travail de thèse contribue donc à mieux appréhender le comportement des composants prothétiques. L'analyse de composant isolé ou au contraire au sein de l'ensemble prothétique en conditions de fonctionnement apporte des informations complémentaires et offre des perspectives dans la compréhension des mécanismes d'adaptation du patient à son appareillage.

L'arthroplastie totale de hanche est une des interventions le plus pratiquées en chirurgie orthopédique. Malgré un taux de réussite élevé, cette chirurgie présente des limites, liées aux complications possibles, dont la luxation reste la principale cause de reprise chirurgicale. Les causes de l'instabilité prothétique ne sont pas entièrement connus. La relation entre la position de la cupule acétabulaire et l'instabilité n'est pas consensuelle, dans la littérature. Le développement de la navigation chirurgicale a le mérite de mettre en évidence ces limites. L'objectif de cette thèse est de proposer un positionnement optimal de la cupule acétabulaire, pour diminuer le risque de luxation. Deux études différentes ont été réalisé, la première étant une analyse de l'orientation anatomique de 150 sujets sains et la deuxième, une étude comparative cas-temoin analysant le risque de luxation en fonction de l'orientation acétabulaire. La première étude à retrouvé une très grande variabilité d'orientation acétabulaire anatomique. La deuxième étude à permis d'identifier un algorithme de calcul du risque de luxation en fonction du débord prothétique par rapport à l'orientation de l'acetabulum (la difference entre l'orientation de l'acetabulum et celle de la cupule prothétique). Cette recherche montre que le positionnement prothétique acétabulaire le plus proche de l'orientation de l'acetabulum diminue le risque de luxation. Ce résultat original pourra être utilisé par les systèmes de navigation pour améliorer la précision de la chirurgie conventionnelle. / The hip arthroplasty is one of the most successful interventions in orthopedics. Despite its good results, there are still some important issues to clarify. One of the most disturbing complication is dislocation. It represents the number one cause of failure. Its causes are not fully understood, especially the relationship between the orientation of the acetabular cup and dislocation. There is no generally accepted optimal cup orientation, in the literature. Computer navigation technologies contributed to recognize these limitations in the field of hip arthroplasty. The thesis purpose is to identify the optimal position of the ace tabular cup, in relation withe the risk of dislocation. Two studies were conducted in parallel: firstly, the analysis of the normal anatomical acetabular orientation on 150 healthy subjects and secondly, a comparative case control study, analyzing the relationship between the risk of dislocation and the cup orientation. The first study found a very important variability in the anatomical orientation of the acetabulum. The second one allowed to describe and quantify the relationship between the risk of dislocation and the ace tabular cup overhang (the difference between the orientation of the acetabulum and the cup orientation). This research shows that cup positioning closest to the acetabulum orientation, diminishes the dislocation risk. This original data could be used by the navigation systems to increase the cup placement accuracy.

Ce travail décrit comment la qualité des soins prothétiques délivrés au sein du service d’odontologie du CHU de Clermont-Ferrand a été évaluée. Pour cela, la qualité des soins a été définie selon deux champs d’évaluation du concept développé par Avedis Donabedian : la procédure de soin et le résultat du soin. Deux domaines prothétiques ont été explorés : les réhabilitations prothétiques utilisant la technologie CFAO et les réhabilitations implantoprothétiques.Les procédures de soin prothétiques ont été évaluées cliniquement selon les indicateurs de la Fédération Dentaire Internationale pour les restaurations unitaires et les critères validés de succès implantaires. Cette évaluation permet la diffusion de pratiques de soin validées. Le relevé d’indicateurs a initié également une démarche d’Évaluation des Pratiques Professionnelles (EPP) en permettant aux praticiens de s’auto-évaluer vis-à-vis de référentiels issus de la littérature scientifique. L’évaluation du résultat du soin a été réalisée selon deux aspects. Dans un premier temps, la fonction masticatoire a été évaluée selon des critères objectifs (paramètres cinétiques et mesure de granulométrie du bol alimentaire). Dans un second temps, la qualité de vie en lien avec la santé bucco-dentaire et la satisfaction prothétique ont été évaluées en prenant en compte des critères subjectifs (questionnaires). Cet aspect de l’évaluation des pratiques peut permettre d’argumenter des choix thérapeutiques. Par ailleurs, une évaluation médico-économique associée pourrait permettre de justifier sur le plan de la santé publique le recours à des thérapeutiques innovantes. / This work described the manner in which the quality of prosthetic dental care performed at the Clermont-Ferrand University Hospital was evaluated. In that context, quality of care was defined according to Avedis Donabedian's concept through two dimensions : process and outome of care. Two different fields, the CAD/CAM dental prosthetics rehabilitations and implantprosthodontics were assessed using this method. Assessment of dental care processes for both prosthetic fields were performed using a series of indicators, such as the International Dental Federation clinical evaluation criteria for restorations and criteria for implant success. Through this evaluation, validated dental care processes could be largely diffused amongst dental practitioners. Moreover, self-assessment by pratcitioners using indicators than can be measured against evidenced-based points of reference could set up an evaluation of professional practice procedure. Two aspects were explored to assess the care outcome. Firstly, the masticatory function was evaluated through the use of objective criteria (kinetic parameters and food bolus granulometry measurement). Secondly, the oral health related quality of life and the prosthetic satisfaction were assessed using subjective criteria (questionnaires). This particular aspect of practices’ evaluation could be a supporting argument to justify therapeutic options. Subsequently, associated medicoeconomic studies could argue in favor of choosing innovative therapeutic approaches within a public health context.

Les techniques de réalisation des reconstitutions prothétiques en Odontologie ont été profondément modifiées par l'avènement et le développement de la Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur (CFAO). La qualité d'une prothèse fixée est caractérisée par la bonne adaptation de celle-ci sur son pilier dentaire afin d'assurer la longévité de l'assemblage dentoprothétique. L'évaluation de l'adaptation marginale et interne par l'analyse du hiatus est un élément essentiel du contrôle de leur qualité. Cependant, la littérature rapporte de nombreuses méthodes d'évaluation de l'adaptation compromettant d'autant la comparaison pertinente et la validité des valeurs de ces hiatus. Le but de cette thèse est la mise au point d'une méthode de mesure du hiatus dento-prothétique qui bénéficierait de qualités métrologiques suffisantes pour rendre pertinente la comparaison et l'analyse des différentes chaînes de mesure accessibles sur le marché. L'étude des besoins métrologiques de l'évaluation du hiatus et des méthodes de mesure recensés dans la littérature a permis de retenir une chaîne de mesure, dénommée "Triple scan". Grâce aux résultats obtenus au cours de ces travaux, cette méthode semble pertinente pour évaluer tridimensionnellement le hiatus dento-prothétique. Elle a été comparée à d'autres méthodes documentées et validées dans la littérature telles que la méthode des répliques en élastomère et celle utilisant la microtomographie Rx. Les résultats obtenus conduisent à conclure que la méthode "Triple scan" serait plus appropriée dans les expertises approfondies sur les performances des systèmes de CFAO en termes de fidélité aux paramètres fixés et de reproductibilité de leur fabrication. / Techniques for producing prosthetic reconstitutions in odontology have undergone radical change due to the emergence and development of Computer Aided Design and Manufacturing (CAD/CAM). The quality of a fixed prosthesis is characterised by its correct adaptation on its dental abutment to ensure the longevity of the dento-prosthetic assembly. Evaluating the marginal and internal adaptation by analysing the gap is essential for controlling its quality. However, the numerous methods reported in the literature make it difficult to perform a pertinent and valid analysis of the values of these gaps. The purpose of this thesis is the development of a method of measuring the dento-prosthetic gap endowed with sufficient metrological capacities to ensure the pertinence of comparisons and analyses of the different measurement systems available on the market. The study of metrological requirements for evaluating the gap and the measurement methods identified in the literature has led to the selection of measurement system known as II Triple scan". The results obtained during these works demonstrated the pertinence of this method for the 3-dimensional evaluation of the dento­-prosthetic gap. It was compared to other methods documented and validated in the literature such as the elastomer replica method and that using X-ray microtomography. The results obtained lead to the conclusion that the "Triple scan" is the most appropriate for in-depth analysis of the performances of CAD/CAM systems in terms of fidelity to the parameters determined and the reproducibility of fabrication.

Le nombre de prothèses totales de hanche (PTH) posées en France est en forte augmentation en France depuis plusieurs années : +10% en 4 ans, avec plus de 100 000 poses en 2013. Cette augmentation est liée à la fois au vieillissement de la population et à l’élargissement de la patientèle implantée : les PTH sont posées chez des patients plus jeunes et actifs, et à l’autre extrême, chez des patients de plus en plus âgés, présentant davantage de comorbidités Le volume de pose de PTH, leurs caractéristiques, leur contexte de pose et la population implantée n’ont pas encore été décrits de manière exhaustive en France, contrairement aux pays disposant de registre d’arthroplastie (les pays nordiques et anglo-saxons). L'objectif de ma thèse était d'étudier quels sont les facteurs pronostics de la survie des PTH. La recherche portait sur les caractéristiques des implants, les caractéristiques des patients et les caractéristiques des séjours d’implantation. Les bases de données utilisées sont celles du SNIIRAM de 2006 à 2016, comprenant les remboursements de soins en ville (de 2006 à 2016) et à l’hôpital (de 2006 à 2015) des assurés affiliés à un régime obligatoire de l’assurance maladie. Environ 100 000 PTH sont implantées chaque année en France. La cohorte globale des patients porteurs de prothèse de hanche, implantée de 2006 à 2014 comprend environ un million de patients. Les études de cette thèse ont été conduites sur des cohortes de 100 000 à 300 000 patients, inclus de 2009 à 2012 et suivis jusqu’en 2013 à 2014.Ces études indiquent que les caractéristiques prothétiques, couple de frottement, mode d’ancrage, choix d’un col modulaire, sont associés à la survie de la PTH à court et moyen terme. Il en est de même pour les caractéristiques des patients, âge, sexe, diabète, ainsi que l’exposition à certains médicaments, dont les benzodiazépines. Les caractéristiques du centre dans lequel est implantée la prothèse, en particulier le volume d’activité du chirurgien implanteur, sont associées à la survie prothétique.L’utilisation des bases de données du PMSI permet une surveillance active des PTH et ont permis d’identifier à court terme certains facteurs de risque d’échec de la prothèse. Environ 100 000 patients sont implantés par PTH en France chaque année. La révision prothétique est une intervention à risques, avec des taux de complications per et post-opératoires plus élevés que pour la primo-implantation. Mieux comprendre les facteurs liés à l’échec de la PTH et agir en faveur de la survie prothétique sont donc des enjeux de santé publique. Nos travaux ont pour finalité de faire évoluer les pratiques et encourager les choix techniques les plus favorables pour la survie prothétique, de manière à contribuer à l’amélioration de la santé des patients. / More and more Total Hip Replacement (THR) are performed in France (PTH) these last decades ; a 10% increase in 4 years has been observed, with 100 000 implantations on 2013.This increase can is related to the ageing of the population as well as the expansion of the implanted population: on one side younger and more active patients are now implanted, and on the other side, older patients (more than 80), often with other comorbidities, are now implanted.Le number of implanted THR, their characteristics, the context of implantation et the characteristics of the implanted population in France have never been comprehensively described so far. Some data are available from international registries (from Nordic, British, North American coutries and Australia), but not in France. The aim of my PhD was to study which factors were associated with the THR survivorship. My research covered the characteristics of the implants, of the patients and of the implanting centers.The data we used were from the French National Health Insurance Information System, SNIIRAM (Système National d'Information Inter-Régimes de l'Assurance Maladie) from 2006 to 2016. About 100 000 THR are implanted annually in France; the total cohort of THR implanted patients between 2006 and 2014 comprises about a million subjects. The cohorts studied in my work comprises between 100 000 and 300 000 patients, included between 2009 and 2012 and followed until 2013 to 2014.These cohorts studies showed that the implants characteristics, bearing surface, cementation, choice of a modular neck are associated with the prosthetic survivorship at short and midterm follow-up. We found the same with the patients characteristics, age, sex, diabetes mellitus as well as exposure to drugs such as benzodiazepines. The characteristics if the implanting center are also associated to the prosthetic survivorship, more specifically the volume of activity of the surgeon who performed the hip arthroplasty.The PMSI data are a valuable tool to perform an active surveillance of THR survivorship and using them allowed us to identify several risk factors of revision at short to midterm follow-up. About 100 000 patients receive a THR annually in France and THR revision is a surgical operation far more complicated than primary implantation, with higher complications rate during and post-operation. Being able to identifiy the factors associated with THR revision and being able to take the measures improving the THR survivorship are indeed a major Public health challenges. Our work' purpose is to assess the current practices and to provide evidences to promote technical choices propitious to THR survivorship, to contribute to health quality improvement.

Le but de cette étude est d’évaluer la faisabilité de l’analyse tomodensitométrique 3D des bioprothèses aortiques pour faciliter leur évaluation morphologique durant le suivi et d’aider la sélection de cas et améliorer la planification d’une procédure valvein-valve. Le challenge était représenté par le rehaussement des feuillets valvulaires, en raison d’images très bruitées. Un angio-scanner synchronisé était réalisé chez des patients porteurs d’une bioprotèses aortique dégénérée avant réintervention (images in-vivo). Différentes méthodes pour la réduction du bruit étaient proposées. La reconstruction tridimensionnelle des bioprothèses était réalisée en utilisant des méthodes de segmentation de régions par "sticks". Après réopération ces méthodes étaient appliquées aux images scanner des bioprothèses explantées (images ex-vivo) et utilisées comme référence. La réduction du bruit obtenue par le filtre stick modifié montrait meilleurs résultats en rapport signal/bruit en comparaison aux filtres de diffusion anisotropique. Toutes les méthodes de segmentation ont permis une reconstruction 3D des feuillets. L’analyse qualitative a montré une bonne concordance entre les images obtenues in-vivo et les altérations des bioprothèses. Les résultats des différentes méthodes étaient comparés par critères volumétriques et discutés. Les bases d'une première approche de visualisation spatio-temporelle d'images TDM 3D+T de la prothèse valvulaire ont été proposés. Elle implique des techniques de rendu volumique et de compensation de mouvement. Son application à la valve native a aussi été envisagée. Les images scanner des bioprothèses aortiques nécessitent un traitement de débruitage et de réduction des artéfacts de façon à permettre le rehaussement des feuillets prothétiques. Les méthodes basées sticks semblent constituer une approche pertinente pour caractériser morphologiquement la dégénérescence des bioprothèses. / The aim of the study was to assess the feasibility of CT based 3D analysis of degenerated aortic bioprostheses to make easier their morphological assessment. This could be helpful during regular follow-up and for case selection, improved planning and mapping of valve-in-valve procedure. The challenge was represented by leaflets enhancement because of highly noised CT images. Contrast-enhanced ECG-gated CT scan was performed in patients with degenerated aortic bioprostheses before reoperation (in-vivo images). Different methods for noise reduction were tested and proposed. 3D reconstruction of bioprostheses components was achieved using stick based region segmentation methods. After reoperation, segmentation methods were applied to CT images of the explanted prostheses (exvivo images). Noise reduction obtained by improved stick filter showed best results in terms of signal to noise ratio comparing to anisotropic diffusion filters. All segmentation methods applied to the best phase of in-vivo images allowed 3D bioprosthetic leaflets reconstruction. Explanted bioprostheses CT images were also processed and used as reference. Qualitative analysis revealed a good concordance between the in-vivo images and the bioprostheses alterations. Results from different methods were compared by means of volumetric criteria and discussed. A first approach for spatiotemporal visualization of 3D+T images of valve bioprosthesis has been proposed. Volume rendering and motion compensation techniques were applied to visualize different phases of CT data. Native valve was also considered. ECG-gated CT images of aortic bioprostheses need a preprocessing to reduce noise and artifacts in order to enhance prosthetic leaflets. Stick based methods seems to provide an interesting approach for the morphological characterization of degenerated bioprostheses.