Presented master thesis focuses on comparison of total replacement with fixed polyethylene and replacement with dual mobility of trapeziometacarpal joint. Computational models consist of bones trapezium, trapezoid, first and second metacarpal and components of total replacements stem, neck, insert and cup. Replacements are compared on basis that how big force is transmitted from replacement to trapezium, contact pressures between neck and insert, equivalent elastic strains of bone tissue and lastly what is the influence of friction coefficient on results. Task was solved with finite element method in software ANSYS Workbench 19.2.

This diploma thesis deals with the comparison of total replacement of a trapeziometacarpal joint with a hemispherical cup and replacement of the same joint with a conical cup. In both cases of implants, these are types of replacements with dual mobility. The focus of the diploma thesis is the comparison of the transfer of forces from the head of the prosthesis to the trapezius bone through the different shape of the cup. The work was processed using computer software ANSYS Workbench 19.3.

Ce travail de thèse concerne l'articulation trapézométacarpienne. La première partie du travail a concerné l'étude de la morphogénèse de l'arche palmaire par modélisation géométrique 3D. Cinq embryons ont été utilisés. Les résultats de cette étude montre le caractère asymétrique et l'opposition précoce du pouce chez l'embryon humain. La deuxième partie a consisté à partir d'un protocole IRM spécifique sur 5 sujets sains à déterminer la cinématique 3D de l'articulation trapézo-métacarpienne en utilisant les axes hélicoïdaux. La troisième partie, suivant le même protocole sur sujets pathologiques à partir d'image scanner a permis d'évaluer l'effet des différents types de traitement en cas de rhizarthrose. Les résultats trouvent leur application dans l'évaluation quantitative des pathologies de l'articulation trapézo-métacarpienne ainsi que dans le développement des prothèses. / This work concerned the first carpo-metacarpal joint. The first part of this work was the study of the morphogenesis of the palmar arch using three-dimensional geometrie modeling. Five embryos were used for this study. The results of this study support the hypothesis that opposition and asymmetry of the thumb appears early in embryological development. In the second part, with specifie MRI protocol on 5 normal subjects, the objective was to quantify the 3D motion of the trapezo-metacarpal joint using helical axes theory. In the last part, using the same protocol on pathological subjects (CT scan images), the objective was to evaluate the effect of different type of treatment of the first carpo­ metacarpal arthritis.The results of the work are of interest for the quantitative evaluation of pathological trapezo-metacarpal joint and in the development of prosthesis.

Introduction. L’ostéoarthrose trapézo-métacarpienne (OTM) est l’une des ostéoarthroses (OA) de la main la plus prévalente, la plus douloureuse et la plus handicapante. Bien qu’une approche biopsychosociale soit préconisée dans la gestion de douleur chronique, la majorité des études sur l’OTM ne documentent que ses composantes physiques. La gestion de cette pathologie est souvent jugée sous-optimale, probablement due à une méconnaissance de la maladie et à l’absence de guide de pratique clinique. Ce travail doctoral a visé à (1) documenter l’efficacité des interventions non-chirurgicales et chirurgicales et (2) investiguer les impacts de l’OTM dans diverses sphères de la vie, (3) examiner les facteurs biopsychosociaux qui influencent la sévérité de la douleur et des incapacités fonctionnelles, et (4) documenter l’utilisation des ressources en santé que font les personnes atteintes d’OTM. Méthodologie. Le premier objectif a eu recours à deux revues systématiques en suivant la méthodologie de la Cochrane Collaboration. Pour les deuxième, troisième et quatrième objectifs, une étude descriptive a été menée auprès de 228 participants atteints d’OTM. Ils ont répondu à un questionnaire comprenant diverses échelles dûment validées. Des régressions linéaires multiples ont été utilisées afin d’identifier les facteurs de la sévérité de la douleur et des incapacités fonctionnelles. Résultats. Les résultats des revues systématiques ont montré des preuves scientifiques de qualité faible à modérée qui appuient l’efficacité des interventions suivantes en termes de douleur, d’incapacités fonctionnelles, de satisfaction et/ou d’événements indésirables: (1) injections de solution saline (intra-/extra-articulaire); (2) orthèse thermoplastique du pouce; (3) mobilisation nerveuse; (4) combinaison des exercices/mobilisation nerveuse et articulaire; (5) trapézectomie par voie antérieure ou postérieure; (6) trapézectomie et reconstruction ligamentaire avec ½ flexor carpi radialis (FCR) et tunnel métacarpien; (7) trapézectomie et reconstruction ligamentaire et interposition tendineuse en utilisant ½FCR et tunnel métacarpien; et (8) arthroplastie par distraction d’hématome. Pour ce qui est des résultats de l’étude descriptive, les participants étaient âgés de 63 ans en moyenne et plus de 80% d’entre eux rapportaient de la douleur d’intensité modérée à sévère (≥ 4/10). Leur score moyen au QuickDASH (incapacités fonctionnelles) était modéré (46,1/100). Leur score moyen de qualité de vie physique (SF-12v2) était inférieur à la moyenne de la population générale (41,0 vs 50,0). Près de 30% des participants présentaient des signes cliniquement significatifs d’anxiété et/ou de dépression. La fréquence de la douleur et le niveau d’incapacités fonctionnelles expliquaient 59,0 % de la variance dans la sévérité de la douleur tandis que le sexe, l'intensité de la douleur, la dépression et l'éducation expliquaient 60,1 % de la variance dans les scores d’incapacités fonctionnelles. Acétaminophène, anti-inflammatoires non stéroïdiens oraux, injections intra-articulaires de cortisone, orthèses, massage/exercices et application de chaleur/froid étaient fréquemment employées, tandis que les principes ergonomiques, des aides techniques, de la mobilisation nerveuse et des interventions psychosociales l’étaient beaucoup moins. Conclusions. L’OTM peut engendrer une douleur sévère, affectant divers aspects de la vie quotidienne. Les connaissances générées par cette thèse permettront de bonifier les recommandations des guides de pratique pour l’OTM, ainsi que de faciliter la gestion personnalisée de cette pathologie dans une perspective biopsychosociale. / Introduction. Trapeziometacarpal osteoarthritis (TMO) is one of the most prevalent, painful, and handicapping hand osteoarthritis (OA). Although a biopsychosocial approach is advocated in the management of chronic pain, the majority of studies on TMO document only its physical components. The non-surgical management of this pathology is often considered suboptimal, probably due to the poor understanding of the TMO and the absence of a clinical practice guide. This doctoral work thus aimed to (1) document the efficacy of non-surgical and surgical interventions and (2) investigate the impacts of TMO in various spheres of daily life, (3) examine the biopsychosocial factors that influence the severity of pain and functional disability, and (4) document the healthcare resources used by TMO patients. Methods. To answer the first objective, two systematic reviews were conducted using the methodology of the Cochrane Collaboration. For the second, third and forth objectives, a descriptive study was carried out among 228 participants with TMO. They answered a questionnaire comprising various scales duly validated. Multiple linear regression analyses were used to identify factors of pain severity and functional disability. Results. The results of the systematic reviews showed low to moderate quality evidence supporting the efficacy of the following interventions in terms of pain, physical function, satisfaction and/or adverse events: (1) saline injections (intra-/extra-articular); (2) custom-made thermoplastic thumb orthosis; (3) nerve mobilization; (4) combination of exercises/nerve and joint mobilization; (5) trapeziectomy by anterior or posterior approach; (6) trapeziectomy and ligament reconstruction with ½ flexor carpi radialis (FCR) and metacarpal tunnel; (7) trapeziectomy and ligament reconstruction and tendon interposition using ½FCR and metacarpal tunnel; and (8) distraction hematoma arthroplasty. The descriptive study revealed that the participants were on average 63 years old and over 80% of them reported moderate to severe pain (≥ 4/10). Their mean QuickDASH score was moderate (46.1/100) for functional disability. Their mean physical quality of life score (SF-12v2) was lower than the average in the general population (41.0 vs 50.0). Nearly 30% of the participants had clinically significant signs of anxiety and/or depression. Pain frequency and magnitude of disability explained 59.0% of the variance in pain severity while sex, pain intensity, depression and education explained 60.1% of the variance in functional disability scores. Acetaminophen, oral nonsteroidal anti-inflammatory drugs, cortisone injections, orthotics, hand exercise, hand massage and heat/cold application were frequently employed, while ergonomic principles, assistive devices, nerve mobilization and psychosocial intervention were much less used. Conclusions. TMO can cause severe pain and affect various aspects of daily life. The new knowledge generated by this thesis will allow to improve the recommendations for TMO, thus facilitating a tailored management of this pathology from a biopsychosocial perspective.