Messages clés
- Les grades plus sévères d’arthrose du genou montrent une augmentation de plus de quatre fois de la force articulaire du genou, indiquant un stress articulaire accru et une progression de l’arthrose du genou
- Les systèmes de simulation des mouvements du genou peuvent aider au diagnostic précoce de l’arthrose et aux plans de traitement personnalisés.
- La visualisation améliorée de la fonction articulaire grâce à la simulation aide à comprendre l’impact des différentes activités sur la santé du cartilage.
Informations sur l’étude
Détails de l’étude
“Système de mesure du genou avec des niveaux d’arthrose utilisant du cartilage artificiel et des squelettes”(1)
Méthodes
Le système de mesure du genou était basé sur le modèle à quatre barres. Il peut imiter les mouvements du genou avec quatre points et deux liens. Dans ce système, deux os (fémur et tibia) et deux ligaments (ligament croisé antérieur (LCA) et ligament croisé postérieur (LCP)) sont reliés pour former le mécanisme à quatre barres. Les deux ligaments agissent comme des liens entre les os, et les quatre points sont les endroits où les ligaments sont attachés à l’os.
Différents modèles ont été créés pour représenter des genoux arthrosiques selon l’échelle de Kellgren-Lawrence (KL) de 1 à 4. Le fémur, le tibia et les cartilages du genou ont été fabriqués à l’aide d’imprimantes 3D, ajustant leurs caractéristiques aux grades de gravité KL 1-4. Un capteur de mesure de force a été attaché à une cellule de charge sous le ibia, entièrement fabriqué pour évaluer la variation de la force dans les axes x, y et z pendant le mouvement du genou. Le capteur peut mesurer les forces dans les dimensions axiale et antérieure.
Deux moteurs imitaient les mouvements réels de l’articulation. Le fémur artificiel était connecté aux moteurs par des fils, ce qui permettait de tirer et d’ajuster l’os comme dans différents scénarios de mouvement. Les mesures de force sont présentées en relation avec la direction de la force pendant les mouvements habituels du genou. L’expérience a été menée sur un modèle de genou normal et des modèles selon l’échelle KL de grades 1 à 4.
Principaux résultats
Une corrélation positive entre la charge appliquée sur le genou, l’épaisseur du cartilage et la géométrie squelettique a été révélée dans cette étude. L’os et le cartilage présentaient des variations en fonction de la gravité de l’arthrose mimée. La quantification de la force résultant du mouvement induit dans ce modèle de genou en 3D a montré une corrélation positive entre le grade d’arthrose sur l’échelle KL et la force maximale observée. La plus grande force mesurée au grade 1 avec ce modèle était de 0,5 N (Newton), alors qu’au grade 4, elle était de 2,2 N. Cela a révélé une augmentation de la mesure de force par un facteur de quatre entre les grades KL étudiés les plus bas et les plus élevés.
Les activités quotidiennes et les facteurs environnementaux (surpoids, répétition desmouvements, port de charges lourdes…) peuvent augmenter le stress mécanique sur le cartilage du genou. Les différents modèles de genou selon les grades KL étaient destinés à imiter ces situations de stress supplémentaires. Dans ces modèles, la charge était dirigée vers le haut et vers l’avant pendant la simulation de mouvement, ce qui reflétait le stress réel sur l’articulation.
De plus, les mouvements articulaires capturés et les trajectoires simulées ont été mesurés. La trajectoire théorique et expérimentale de la barre 1 (LCA) a été confirmée similaire dans le modèle normal et le modèle de grade 4 de l´arthrose du genou. La barre 2 (LCP) montrait des différences entre les valeurs de trajectoire dans le modèle du patient.
Conclusion
Les modèles d’arthrose du genou et d’articulation du genou imprimés en 3D font considérablement avancer notre compréhension de cette pathologie. Ces modèles montrent un lien clair entre l’augmentation de la charge sur le genou et la gravité de l’arthrose, aidant au diagnostic précoce et au traitement personnalisé. Cette approche permet également le développement de prothèses articulaires spécifiques aux patients, améliorant les résultats pour les patients et les stratégies de prise en charge de l’arthrose.
Bibliographie
1. Kang M, Seo S, Lee H, Han MW. Knee Measurement System with Osteoarthritis Levels Using Artificial Cartilage and Skeletons. Biomim Basel Switz. 2024 Mar 8;9(3):166.
Lien vers l’étude complète
Cet article est un résumé réalisé sur la base de l’étude suivante. Pour plus d’informations et de détails, veuillez consulter l’étude complète. N’hésitez pas à nous contacter si vous avez des commentaires. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38534851/
