Doctorat en kinésithérapie et réadaptation / info:eu-repo/semantics/nonPublished

El documento digital no refiere asesor. / Muestra la experiencia realizada en el Hospital Nacional Hipólito Unanue sobre el tratamiento ortopédico de las fracturas diafisiarias de fémur en niños. Se realizó un estudio retrospectivo longitudinal de tipo analítico en 88 pacientes menores de 12 años de edad en el período comprendido entre enero del 2007 y diciembre del 2010, que recibieron tratamiento ortopédico (tracción de partes blandas más colocación de yeso). Se encontró predominancia en el sexo masculino en un 55% de casos, la edad de presentación más frecuente correspondió a los menores de 3 años (65%), el lado de mayor predominancia fue el lado derecho en un 55%. La causa principal fue por caídas (51%) y la localización más frecuente de la fractura fue en el tercio medio (80%). Primó el trazo de fractura transverso en un 43%. En este estudio el 86% de los pacientes estuvo con tracción lineal de partes blandas entre 15 a 21 días. Sobre el tiempo de uso del aparato de yeso el 55 % en promedio estuvo con aparato de yeso entre 40 a 50 días. De los 88 pacientes un 48% presentaron complicaciones posteriores al retiro de la espica de yeso, dolor (23%), rigidez de rodilla (18%) y dismetrías (7%). Con la prueba estadística de chi-cuadrado se halló relación estadísticamente significativa entre las complicaciones presentadas y el tiempo de tracción, y entre las complicaciones y el tiempo de uso de aparato de yeso. Se concluye que los resultados obtenidos a corto y largo plazo, así como las complicaciones son de características similares a otros estudios. Se requiere una adecuada valoración de este tipo de fracturas, y un análisis de los riesgos y beneficios de los diversos tipos de tratamiento. El tratamiento quirúrgico se debe reservar principalmente para los niños mayores de 6 años. / Trabajo de investigación

Les mesures ultrasonores en transmission transverse permettent d'évaluer un site osseux. Notre objectif est de mettre en évidence et d'exploiter les ondes qui se propagent circonférentiellement dans la coque corticale du col fémoral pour caractériser la résistance de la hanche à la fracture. Des simulations numériques de la propagation d'ondes dans des sections transverses de col du fémur ont été réalisées pour étudier les phénomènes mis en jeu. Nous avons montré que le premier signal (« first arriving signal », FAS) en transmission transverse est toujours associé aux ondes circonférentielles. Une forte corrélation entre le temps de vol du FAS (TOFFAS) et des paramètres géométriques liés à la résistance osseuse (R² = 0.87 pour le moment d'inertie minimum) a été observée. Les ondes circonférentielles se sont révélées être sensibles à la porosité et à l'élasticité de la coque corticale. Un montage ultrasonore expérimental a été conçu afin d'étudier la relation entre TOFFAS et la résistance à la fracture obtenue par test mécanique. Une première série de mesures sur neuf échantillons a montré que TOFFAS peut prédire la résistance mécanique de l'extrémité supérieure du fémur (R² = 0.79) au moins aussi bien que la technique de référence (R² = 0.78) utilisant les rayons-X. Ce montage expérimental peut être optimisé et combiné au scanner ultrasonore du col du fémur existant pour augmenter le niveau de prédiction du risque de fracture. Nous proposons comme perspective l'utilisation de la méthode DORT pour déterminer les vitesses de phase des ondes circonférentielles dans le col du fémur à partir desquelles la géométrie et les propriétés matérielles de l'os pourraient être déduites.

Avec le vieillissement de la population, l'ostéoporose et les fractures de l'extrémité supérieure du fémur sont devenues un problème de santé publique majeur. L'intervention chirurgicale, à laquelle s'ajoutent la rééducation des patients et la gestion de leur dépendance, représentent un poids socio-économique considérable qui doit être réduit, sans pour autant proposer un traitement préventif systématique, lui aussi coûteux. La mesure de densité minérale osseuse par DXA fait aujourd'hui référence dans l'évaluation du risque de fracture mais cet outil reste limité par le chevauchement des valeurs mesurées entre les sujets fracturés et non fracturés. Cette étude propose de développer des modèles par éléments finis 3D du fémur proximal permettant d'améliorer la prédiction du risque de fracture. Un modèle anatomique personnalisé tenant compte des spécificités géométriques et mécaniques complexes de chaque fémur a conduit, sur 39 spécimens, à un bon compromis entre une prédiction individuelle de l'effort à rupture (Fexp = 1,006 FMEF avec r = 0,87, IC95% = +- 2600 N) et un coût numérique adapté à une future exploitation clinique de cet outil (simulation numérique 30 mn). Afin de consolider la personnalisation, une étude expérimentale menée sur 92 éprouvettes (46 traction et 46 compression) a permis d'améliorer la prédiction des propriétés mécaniques de l'os cortical à partir de l'imagerie médicale (r = 0,42 à 0,72). Des essais in-vitro macroscopiques sur 40 paires de fémurs ont également été réalisés afin de constituer une base de données solide pour l'évaluation du modèle. Parallèlement, un modèle paramétré a été utilisé dans le cadre d'une étude par plans d'expérience afin d'éclaircir le rôle des paramètres géométriques dans la résistance mécanique de l'extrémité supérieure du fémur. Ces travaux ont souligné le potentiel de la modélisation par éléments finis personnalisée à devenir un outil complémentaire de prédiction du risque, et ont mis en évidence le rôle prépondérant de l'enveloppe corticale et de sa limite d'endommagement.

Avec le vieillissement de la population, la pose de prothèses totales de hanche est devenue une opération courante. Pourtant, des complications peuvent avoir lieu, entrainant des luxations précoces. L'analyse fonctionnelle et tridimensionnelle (3D) de la hanche devient donc un enjeu clinique important. Des méthodes de reconstruction 3D du fémur proximal et du bassin ont été développées in vitro, sur des os isolés. Le but de cette recherche est l'analyse tridimensionnelle quantitative de l'articulation de la hanche in vivo. Le système EOS® a été utilisé pour obtenir deux radiographies face et profil en position debout, avec une très faible irradiation. La difficulté principale pour la reconstruction de la hanche in vivo est liée à la superposition des structures osseuses sur la vue de profil. Afin de lever ce verrou scientifique, des méthodes basées sur la déformation d'objets paramétriques pré-personnalisés, obtenus à partir d'une base de données, ont été développées afin d'obtenir un outil précis et reproductible de reconstruction. Cette méthodologie a été développée pour le fémur proximal et pour le bassin. La reproductibilité inter-opérateurs obtenues est de 2,2 mm et de 2,6 mm (2 écart-types) pour respectivement le fémur proximal et le bassin. Ces méthodes ont également été utilisées pour l'analyse de patients nécessitant la pose ou la reprise d'une prothèse totale de hanche. Des stéréoradiographies en positions debout, assis et accroupi ont été réalisées. Un ensemble de paramètres positionnels et morphologiques ont été évalués. Des différences statistiquement significatives ont été remarquées entre les patients avant chirurgie et un groupe de sujets contrôle, notamment pour la position du bassin. Ces recherches ont permis la réalisation d'un outil d'analyse de la hanche in vivo. Elles ont également souligné le potentiel du système EOS® pour l'analyse quantitative fonctionnelle et tridimensionnelle de l'articulation de la hanche saine et prothésée.

Les fractures causées par l'ostéoporose de l'extrémité supérieure du fémur sont devenues un problème majeur de santé publique. Par conséquent, ce sujet devient un axe de recherche de plus en plus important pour les cliniciens et les chercheurs biomédicaux. Le but de cette étude est de développer une nouvelle approche pour prédire la fracture du col du fémur. Cette étude propose de développer et valider des modèles par éléments finis (EF) en 2D et 3D, basés sur le concept de l'endommagement mécanique des milieux continus, permettant de simuler la fracture de la partie proximale du fémur en tenant compte de l'initiation progressive de fissures et leur progression. Deux configurations ont été utilisées: appui monopodal et chute. L'ensemble des lois de comportements quasi fragile couplées à une loi d'endommagement sont implémentées en langage FORTRAN dans ABAQUS/Standard (sous-programme de type UMAT). La densité minérale osseuse (BMD) a été mesurée par l'absorptiométrie à rayon X en double énergie DXA pour la région d'intérêt. Les modèles ont été développés dans deux variantes (l'une isotrope et l'autre orthotrope) puis validés avec des résultats expérimentaux obtenus sur des essais en appui monopodale réalisés sur des fémurs humain. Durant ces essais, des mesures optiques basées sur la méthode de corrélation d'images numériques (DIC) ont été réalisées afin d'acquérir les différents champs de déplacement et de déformation. Le modèle numérique 3D a réussi à prédire l'ensemble de la courbe force-déplacement ainsi que l'emplacement et l'amorce de la rupture des fémurs. Par ailleurs, Malgré sa robustesse, la variante 3D du modèle numérique reste difficilement exploitable dans l'état pour réaliser un diagnostic préventif dans des délais acceptables pour des cliniciens, car très consommatrice en temps de calcul. Pour pallier à cela, le modèle simplifié en 2D a été préliminairement validé sous les mêmes conditions aux limites et les résultats ont montré une bonne corrélation avec l'expérience. Ces travaux ont souligné le potentiel de la modélisation par éléments finis basée sur l'endommagement quasi-fragile à devenir un outil complémentaire de prédiction du risque de la fracture osseuse.

El presente trabajo de tesis consiste en el desarrollo de una ecuación predictiva para la estimación de edad a la muerte en restos óseos humanos adultos. Dicho trabajo fue desarrollado sobre la base del análisis de la validez y el ajuste de diferentes metodologías microscópicas. La originalidad de la propuesta radica en la utilización del análisis microscópico que facilitará las estimaciones en restos óseos fragmentarios procedentes de contextos arqueológicos y/o forenses. La muestra estudiada estuvo conformada por restos óseos pertenecientes a la Colección Osteológica “Prof. Dr. Rómulo Lambre” alojada en la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad Nacional de La Plata. Para llevar a cabo este estudio se examinaron 150 fémures de individuos adultos, 54 femeninos y 89 masculinos, entre 22 y 91 años con una media de 69,86. Las secciones histológicas analizadas se obtuvieron a partir de la remoción de tejido cortical de la mitad anterior de la diáfisis femoral tal y como sugiere la bibliografía especifica. Se identificaron y cuantificaron cinco variables microestructurales según criterios previamente publicados por varios autores: nº total de osteonas completas (N.On), número de osteonas fragmentarias (N.On.Fg), diámetro promedio de los conductos de Havers (Can.Hav), porcentaje de osteonas fragmentarias (%On.Fg) y la densidad poblacional osteonal (OPD). Para el análisis microscópico se empleó un Fotomicroscopio Trinocular Nikon (Mod. Eclipse E200) con objetivo 10X y ocular 10X, equipado con cámara digital Nikon (Mod. Coolpix S10). La observación e identificación de las variables se realizó a través de un programa analizador de imágenes, Image Pro Plus 4.5 (Media Cybernetics). Este permitió efectuar las mediciones y conteo sobre cada microfotografía, cuatro por preparado histológico. La mayoría de las variables demostraron una asociación significativa con la edad. El N. On. Fg presentó una alta correlación positiva con la edad (R= 0,779) seguida por la OPD (R= 0,741) y el % On.Fg (R= 0,646), a diferencia del N.On (R= 0,330) que presentó una correlación positiva baja. Contrariamente, el Can.Hav no presentó relación lineal con la edad (R= 0,158; P > 0,187), y por lo tanto dicha variable fue excluida del modelo dada su ineficacia como predictora de la edad. Los análisis estadísticos multivariados nos permiten aseverar que la variable predictiva de la edad para adultos de entre 22 a 91 años es el número de osteonas fragmentarias. Sin embargo, dividiendo la muestra en dos grupos de edad se encontró que: 1) para adultos medios (menores de 49 años) las variables predictivas son el número de osteonas completas y la densidad poblacional osteonal; 2) para adultos mayores (más de 50 años) la variable predictiva es el número de osteonas fragmentarias. Finalmente, la histomorfometría o histología cuantitativa, ofrece estimaciones precisas y efectivas para adultos mayores de 50 años, en contraste con la mayoría de los métodos basados en la morfología macroscópica del esqueleto, en donde el límite de las estimaciones es, precisamente, los 50 años de edad cronológica. La histomorfometría cobra relevancia en aquellos casos en los cuales los restos se encuentran fragmentados o incompletos, y resulta imposible la aplicación de métodos macroscópicos para la estimación de edad. Si bien la utilización de las técnicas histológicas de estimación de edad han presentado cierta incertidumbre respecto de su exactitud y fiabilidad, concordamos con Stout y Crowder (2012) que la identificación de cuestiones metodológicas específicas así como la mejora de los protocolos, harán de la histomorfometría una herramienta útil para el análisis bioantropológico y forense.

Les fractures causées par l'ostéoporose de l’extrémité supérieure du fémur sont devenues un problème majeur de santé publique. Par conséquent, ce sujet devient un axe de recherche de plus en plus important pour les cliniciens et les chercheurs biomédicaux. Le but de cette étude est de développer une nouvelle approche pour prédire la fracture du col du fémur. Cette étude propose de développer et valider des modèles par éléments finis (EF) en 2D et 3D, basés sur le concept de l’endommagement mécanique des milieux continus, permettant de simuler la fracture de la partie proximale du fémur en tenant compte de l’initiation progressive de fissures et leur progression. Deux configurations ont été utilisées: appui monopodal et chute. L’ensemble des lois de comportements quasi fragile couplées à une loi d’endommagement sont implémentées en langage FORTRAN dans ABAQUS/Standard (sous-programme de type UMAT). La densité minérale osseuse (BMD) a été mesurée par l’absorptiométrie à rayon X en double énergie DXA pour la région d'intérêt. Les modèles ont été développés dans deux variantes (l’une isotrope et l’autre orthotrope) puis validés avec des résultats expérimentaux obtenus sur des essais en appui monopodale réalisés sur des fémurs humain. Durant ces essais, des mesures optiques basées sur la méthode de corrélation d'images numériques (DIC) ont été réalisées afin d’acquérir les différents champs de déplacement et de déformation. Le modèle numérique 3D a réussi à prédire l’ensemble de la courbe force-déplacement ainsi que l'emplacement et l'amorce de la rupture des fémurs. Par ailleurs, Malgré sa robustesse, la variante 3D du modèle numérique reste difficilement exploitable dans l’état pour réaliser un diagnostic préventif dans des délais acceptables pour des cliniciens, car très consommatrice en temps de calcul. Pour pallier à cela, le modèle simplifié en 2D a été préliminairement validé sous les mêmes conditions aux limites et les résultats ont montré une bonne corrélation avec l’expérience. Ces travaux ont souligné le potentiel de la modélisation par éléments finis basée sur l’endommagement quasi-fragile à devenir un outil complémentaire de prédiction du risque de la fracture osseuse. / Femoral fractures caused by the osteoporosis become major problem of public health, and therefore, this subject becomes an increasingly important goal for both clinicians and biomedical researchers. The purpose of this study is to develop a new coupled approach to predict the fracture of neck femoral. The current study proposes a validated 2D and 3D finite element (FE) models based on continuum damage mechanics in order to simulate human proximal femur fracture considering the progressive cracks initiation and propagation. These models are applied and validated under single limb stance and sideways fall configuration. Quasi brittle behavior laws coupled to damage are implemented in FORTRAN and fed into ABAQUS/Standard codes to describe the constitutive behavior (subroutine UMAT). Bone mineral density (BMD) is measured using dual energy X-ray absorptiometry (DXA) for the region of interest. The models have been developed within two variants (one isotropic, the other anisotropic) and validated with experimental results of tests performed on human femur samples under single limb stance configuration. During these tests, optical measurements based on the method of digital image correlation (DIC) were conducted to acquire the various fields of displacement and deformation. To calculate the fracture risk of the femoral head, it is necessary to assign correctly the bone material properties. The 3D FE models were able to predict the overall force-displacement curve, location and initiation of femur fractures. Moreover, despite its robustness, this 3D FE model is still limited to be used, within clinically acceptable time, for diagnostic purposes. To overcome this, the model was simplified into 2D model which has been preliminarily validated under identical boundary conditions and the results showed a good correlation with experiments. These studies have highlighted the potential of the finite element model based on quasi-brittle damage to become a complementary tool for predicting the risk of bone fracture.

La morphologie des os humains varie en fonction du sexe, de l'âge et de l'ethnie. Cette variabilité de l'anatomie humaine peut aider à déterminer le sexe, l'âge et l'ethnie. Les outils utilisés pour de telles analyses sont classiquement des méthodes ostéométriques (longueur, angle, rapport de longueur) qui peuvent être sujettes à des biais d'analyse ou d'interprétation. L'analyse morphométrique géométrique 3D (MG) permet de limiter ces biais. Elle étudie et compare la forme d'un ou plusieurs objets en éliminant les effets liés à la taille de celui-ci. Nous n'avons pas retrouvé d'analyse du dimorphisme sexuel, ethnique et lié à l'âge de l'extrémité distale du fémur à l'aide de cette méthode. Le fémur est pourtant un des plus gros os du corps et il est souvent bien conservé dans les restes humains. L'objectif de ce travail était de montrer qu'il existe une différence de forme du fémur distal en fonction de l'âge, du sexe et de l'ethnie visualisable grâce à MG. Nous avons réalisé une MG de 482 scanners d'extrémité distale de fémur de sujets vivant dans le sud de la France et dans la région de Chongqing (chine). Les sujets présentant une pathologie osseuse ou articulaires ont été exclus. Dix landmarks ont été positionnés sur des reconstructions tridimentionelles. Nous avons également réalisé une analyse ostéométrique " classique " en plus de MG afin d'évaluer la vraisemblance de nos résultats. Les données ont été analysées par deux observateurs à deux temps différents. Nous avons calculé pour chaque landmark la variabilité inter et intraobservateur. Les landmarks choisis permettaient de caractériser la forme de l'extrémité distale du fémur. La première étape a consisté en la réalisation d'une analyse généralisée procrustre (GPA). Les coordonnées dans l'espace des landmarks ont été analysées en utilisant une analyse en composant principal (PCA). Une analyse discriminante a permis de vérifier le pourcentage de cas dans lequel le sexe, l'âge ou l'ethnie estimés étaient les bons. GPA retrouve une différence de forme statistiquement significative entre les sexes, en fonction de l'âge et entre les ethnies. PCA retrouve une différence de forme en fonction de l'âge, du sexe ou de l'ethnie qui représente respectivement 54,4 ;58,6 et 61,9% de la variabilité observée. Les taux d'assignement correct avec cette méthode étaient de 80% (âge) ; 77,3% (sexe) et 82 % (l'ethnie). L'analyse ostéométrique " classique " retrouvait des valeurs comparables à celles retrouvées dans la littérature. Le pourcentage d'erreur intra et inter observateur pour l'ensemble des landmarks n'excédait jamais 2%. Nous avons démontré que l'analyse MG du fémur distal permettait de mettre en évidence une variabilité en fonction du sexe, de l'âge et de l'ethnie de ce segment osseux. La reproductibilité élevée et la vraisemblance des résultats valident notre méthodologie. Cette différence de forme a des retombées directes en anthropobiologie mais aussi en orthopédie. Cette méthode d'assignation ne donne pas de résultats suffisamment précis pour être utilisée seule. Cependant, elle a l'avantage de pouvoir être utilisée dans des contextes d'autopsie virtuelle ou in vivo. Par ailleurs, par la présente étude nous réactualisons les données morphométriques de population contemporaine du sud de la France et aussi de la région de Chongqing en chine. Cette méthodologie adéquate et reproductible va permettre de réaliser des comparaisons diachroniques ainsi qu'inter ethnique. La validation de l'utilisation d'examen d'imagerie médicaux ouvre un champ nouveau en anthropologie physique. En ce qui concerne l'aspect orthopédique, cette variabilité questionne sur la nécessité ou non d'implant spécifique et surtout sur la nécessité de réévaluer de manière régulière la forme des prothèses de genou. / The shape of human bones varies based on age, sex and ethnicity. This variability in human anatomy can be used to determine a person's age, sex and ethnicity. Historically, the tools used for such analyses are osteometric methods (length, angle, length ratio) that can be plagued by analysis or interpretation biases. Three-dimensional geometric morphometric analysis (3D GM) can limit the impact of these biases. It is used to describe and compare the general shape of one or more objects by eliminating any size-related effects. To the best of our knowledge, this method has never been used to analyse the sexual dimorphism, ethnicity-related and age-related differences in the distal femur. The femur is one of the longest human bones and is often well preserved in human remains. The goal of this study was to demonstrate differences in the shape of the distal femur according to age, sex and ethnicity using GM. We carried out 3D GM on 482 CT scans of the distal femur of adults living in the South of France and in the Chongqing region of China. Subjects with bone or joint pathologies were excluded. Ten landmarks were defined on 3D reconstructions of the distal femur. A standard osteometric analysis was performed in addition to the GM analysis to evaluate the plausibility of our results. The data were analysed by two observers at two different times. This allowed us to calculate the inter- and intra-observer variability for each landmark. The chosen landmarks were used to characterise the shape of the distal femur. The first step consisted of a generalized Procrustes analysis (GPA). The landmarks' coordinates in space were analysed using a principal component analysis (PCA). A discriminant analysis was performed to determine the percentage of cases in which the sex, age or ethnicity was correctly estimated. The GPA found a statistically significant difference in the distal femur shape between different sexes, ethnicity groups and age groups. The PCA found that age, sex and ethnicity accounted for 54.4%, 58.6% and 61.9% of the observed variability in distal femur shape, respectively. Using this method, 80% of cases were assigned the correct age, 77.3% the correct sex and 82% the correct ethnic group. The results of the osteometric analysis were comparable to published values. The percentage error for the intra- and interobserver comparisons for all the landmarks was always less than 2%. In this study, MG analysis of the distal femur revealed age-related, sex-related and ethnicity-related variability in the distal femur. The high reproducibility and plausibility of our results validate our methodology. These shape differences have direct implications for anthropobiology and also orthopaedics. Although this method is not sufficiently accurate to be used alone, it has the advantage of being usable in the context of virtual or in vivo autopsy cases. Moreover, this study has updated the morphometric data for a modern population in the south of France and the Chongqing region of China. This reliable and accurate methodology can be used to perform diachronic and interethnic comparisons. Validation of this medical imaging modality opens new avenues in physical anthropology research. In the orthopaedics field, this variability means that the shape of implants used for knee arthroplasty should be re-assessed regularly and brings into question the need for gender-specific or ethnicity-specific implants.

Le vieillissement de la population des pays industrialisés s'accentuant, des pathologies liées à l'âge telles que l'ostéoporose, posent des problèmes majeurs de santé publique. Les praticiens et les autorités de santé publique sont à la recherche d'outils de diagnostic et de dépistage du risque fracturaire. La mesure de la densité minérale osseuse (DMO) par DXA fait actuellement référence dans l'évaluation du risque fracturaire de l'extrémité supérieure du fémur, mais cette technique a toutefois des limites: il existe un chevauchement des valeurs de DMO entre les sujets fracturés et les sujets non fracturés. Par ailleurs, plusieurs études cliniques ont montré que des paramètres macro-architecturaux étaient des facteurs déterminants de la solidité osseuse, mais ces mesures étant bidimensionnelles, elles sont dépendantes des biais de projection 2D. L'objectif de notre étude est de mettre au point un outil permettant d'associer mesures DMO et géométrie 3D afin de prédire d'une meilleure manière le risque fracturaire. Pour ce faire, nous nous sommes basés sur un système de stéréoradiographie basse dose (le système EOS