Cours 20biomecanique 20genou 20GV

Biomcanique du GenouBiomcanique du Genou

LCA

PR GILBERT VERSIERService de chirurgie orthopdique

HIA BEGIN 94160 SAINT-MANDE

Liconographie est notamment issue des ouvrages de Mr Netter et Kapandji.

INTRODUCTIONINTRODUCTION

Articulation intermdiaire portante duArticulation intermdiaire portante duMIMI

2 systmes articulaires:2 systmes articulaires: la la bi-condylienne fmoro-tibialebi-condylienne fmoro-tibiale,,

complexecomplexe la la trochlenne fmoro-patellairetrochlenne fmoro-patellaire

Mme enceinte Mme enceinte capsulo-synovialecapsulo-synoviale


Sollicitations mcaniques trs levesSollicitations mcaniques trs leves

Mauvaises conditions mcaniquesMauvaises conditions mcaniquesSurfaces non concordantesSurfaces non concordantesArticulations superficiellesArticulations superficiellesTendons terminaux proche du centre deTendons terminaux proche du centre de

rotation donc ce qui diminue leursrotation donc ce qui diminue leursmoments et leur action stabilisatricemoments et leur action stabilisatrice

Systme ligamentaire sophistiquSystme ligamentaire sophistiqu


Et pourtant deux impratifs:Et pourtant deux impratifs: grande stabilit en particulier en grande stabilit en particulier en

extensionextension grande mobilit (flexion) autorisant la grande mobilit (flexion) autorisant la

coursecourse

2 degrs de libert2 degrs de libert flexion-extensionflexion-extension mais rotation en flexion mais rotation en flexion

ANATOMIEANATOMIE

3 pices osseuses asymtriques3 pices osseuses asymtriques Les condyles sont asymtriquesLes condyles sont asymtriques Les plateaux tibiaux sont asymtriquesLes plateaux tibiaux sont asymtriques Les versants rotuliens et les berges Les versants rotuliens et les berges trochlennestrochlennes

sont asymtriquessont asymtriques 3 compartiments:3 compartiments:

Fmoro-tibialFmoro-tibial interne interne Fmoro-tibialFmoro-tibial externe externe Fmoro-patellaireFmoro-patellaire

Une capsule et une synoviale communeUne capsule et une synoviale commune

MOUVEMENTSMOUVEMENTS

Position rfrentielle:Position rfrentielle: position position zro-anatomiquezro-anatomique debout, au garde vous, genou en extension debout, au garde vous, genou en extension

Position fonctionnellePosition fonctionnelle Position genou Position genou dvrouilldvrouill la plus frquemment adopte en attitude la plus frquemment adopte en attitude

courantecourante


Dans le plan sagittalDans le plan sagittal flexion-extensionflexion-extension toujours associ des mouvements de rotation toujours associ des mouvements de rotation

intrt dans la physiologie intrt dans la physiologie intrt dans la intrt dans la physio-pathogniephysio-pathognie

distinguer le passif de l distinguer le passif de lactifactif extension est la position de rfrence: extension est la position de rfrence:

alignement Tte / appui fmoro-tibial / centre alignement Tte / appui fmoro-tibial / centrepouliepoulie

le mouvement est alors l le mouvement est alors lhyperextensionhyperextension


Dans le plan sagittalDans le plan sagittal flexion flexion

150 en passif 150 en passif 120 140 en actif 120 140 en actif plus importante si hanche flchie que hanche en plus importante si hanche flchie que hanche en

hyperextension car muscles de la cuisse presquehyperextension car muscles de la cuisse presquetous tous biarticulairesbiarticulaires donc dtendus par la flexion de donc dtendus par la flexion dehanchehanche


Dans le plan sagittalDans le plan sagittal hyperextension hyperextension

essentiellement passif essentiellement passif amplitude faible 0 5 amplitude faible 0 5 variable selon laxit variable selon laxit

constitutionnelle ( constitutionnelle (hyperlaxithyperlaxit)) pathologique ( pathologique (recurvatumrecurvatum))

mesures en dcubitus dorsal (bassin fix) mesures en dcubitus dorsal (bassin fix)


Dans le plan horizontalDans le plan horizontal rotation axiale interne ou externe rotation axiale interne ou externe action de porter le pied en DD ou en DHS action de porter le pied en DD ou en DHS tude uniquement passive tude uniquement passive

assis jambe pendante assis jambe pendante dcubitus ventral genou flchi dcubitus ventral genou flchi

pas de rotation en extension (genou verrouill) pas de rotation en extension (genou verrouill) 5 10 en RI, 5 10 en RE 5 10 en RI, 5 10 en RE


Dans le plan frontalDans le plan frontal adduction (varus) et abduction (valgus) adduction (varus) et abduction (valgus)

jamais en extension jamais en extension de faible amplitude de faible amplitude Uniquement en flexion sur un genou normalUniquement en flexion sur un genou normal mesures difficiles car rotation de hanche mesures difficiles car rotation de hanche

associeassocie

TestingTesting en varus et valgus: en varus et valgus: baillementbaillement FT FT


Glissement Glissement antro-postrieurantro-postrieur (tiroir) (tiroir) trs faible sur un genou normal (2 3 mm) trs faible sur un genou normal (2 3 mm) mesure sur un genou mesure sur un genou dvrouilldvrouill recherche de laxit antro-postrieure recherche de laxit antro-postrieure

test de test de Lachman-TrillatLachman-Trillat 20 de flexion 20 de flexion tiroir antrieur (LCA et formations priphriques) tiroir antrieur (LCA et formations priphriques) tiroir postrieur 30 (formations priphriques) tiroir postrieur 30 (formations priphriques) tiroir postrieur 70 (LCP) tiroir postrieur 70 (LCP)

Mouvement Mouvement roulement-glissementroulement-glissement ( (cfcf aprs) aprs)

Test de LACHMANNTest de LACHMANN

TIROIRSTIROIRS

DirectDirect

Rot. Int.Rot. Int.

Rot.Ext.Rot.Ext.

LES AXESLES AXES axe fmoro-tibial mcanique axe fmoro-tibial mcanique

correspond au poids du corps (axe mcanique correspond au poids du corps (axe mcaniquedu membre infrieur)du membre infrieur)

milieu de la TF milieu de la TF milieu du genoumilieu du genou milieu de la cheville milieu de la cheville dfini le morphotype (normal, valgus, varus) dfini le morphotype (normal, valgus, varus)

axe fmoro-tibial anatomique axe fmoro-tibial anatomique normalement en valgus car valgus fmoral normalement en valgus car valgus fmoral

interligne habituellement horizontal interligne habituellement horizontal

LES AXESLES AXES la mesure se fait: la mesure se fait:

cliniquement debout et couch cliniquement debout et couch cart intercondylien cart intercondylien cart cart intermallolaireintermallolaire de profil ( de profil (flessumflessum et et recurvatumrecurvatum))

radiologiquement sur pangonomtrie radiologiquement sur pangonomtrie

Normo ax Normo ax genu varum genu valgumgenu varum genu valgum

GenuGenu varumvarum

GenuGenu valgumvalgum

PangonomtriePangonomtrie debout de face en appui debout de face en appui bipodalbipodal

GenuGenu varumvarum normo ax normo ax genugenu valgumvalgum

axe mcanique = poids du corpsaxe mcanique = poids du corps

LA STABILISATIONLA STABILISATIONDYNAMIQUEDYNAMIQUE

Le peu de congruence des 3 articulations Le peu de congruence des 3 articulationsdu genou et la ncessit ddu genou et la ncessit dune mobilitune mobilitcontrle en particulier en flexion, imposentcontrle en particulier en flexion, imposentla prsence dla prsence dun systme de stabilisationun systme de stabilisationligamentaire trs dvelopp pourligamentaire trs dvelopp pour le complexe fmoro-tibial le complexe fmoro-tibial l larticulation articulation fmoro-patellairefmoro-patellaire


le complexe fmoro-tibial le complexe fmoro-tibial est constitu de la est constitu de lajuxtaposition des 2 compartiments FT internejuxtaposition des 2 compartiments FT interne

et externe:et externe: articulation double condylienne associe articulation double condylienne associe en fait plus une en fait plus une trochlennetrochlenne rayon de courbure irrgulier en spirale diffrent rayon de courbure irrgulier en spirale diffrent

au niveau de chaque condyleau niveau de chaque condyle les plateaux tibiaux sont des glnes, gouttires les plateaux tibiaux sont des glnes, gouttires

transversalestransversales la congruence faible est amliore par mnisques la congruence faible est amliore par mnisques


le mouvement des condyles en le mouvement des condyles en flexion-extensionflexion-extension en thorie:en thorie:

soit roulement pur des condyles comme une soit roulement pur des condyles comme uneboule sur un plateau limitant le degr de flexionboule sur un plateau limitant le degr de flexioncar risque de luxationcar risque de luxation

soit patinage comme un pneu lisse sur la glace soit patinage comme un pneu lisse sur la glacequi limiterait trs rapidement la flexionqui limiterait trs rapidement la flexion(contact avec le fmur), et entranerait une(contact avec le fmur), et entranerait uneusure tibiale prcoceusure tibiale prcoce

en pratique: en pratique: roulement-glissementroulement-glissement

roulement purroulement pur patinagepatinage

Phase 1: Roulement pur Phase 1: Roulement pur pendant 15 pendant 15Phase 2: roulement Phase 2: roulement associ un patinementassoci un patinementPhase 3: patinement purPhase 3: patinement pur partir de 120 partir de 120ainsi:ainsi:dans la flexion, le condyledans la flexion, le condyleglisse et reculeglisse et reculedans ldans lextension, le condyleextension, le condyleglisse et avanceglisse et avance

Le condyle latral recule plus que le condyle mdialLe condyle latral recule plus que le condyle mdial

LA STABILISATIONLA STABILISATIONLIGAMENTAIRELIGAMENTAIRE

la stabilisation des condyles en la stabilisation des condyles en flexion-flexion-extensionextension est assure par est assure par les ligaments priphriques les ligaments priphriques les ligaments croiss les ligaments croiss

est maximale en extension est maximale en extension

stabilisation due aux ligaments collatraux stabilisation due aux ligaments collatraux dtente en flexion du LLI et du LLE dtente en flexion du LLI et du LLE

Incomplte pour le LLI (2 plans)Incomplte pour le LLI (2 plans)Complte pour le LLEComplte pour le LLE

mise en tension maximale en extension mise en tension maximale en extension(participation +++ des coques condyliennes)(participation +++ des coques condyliennes)

stabilit mdiale > latrale (contraintes stabilit mdiale > latrale (contraintesvalgus)valgus)

stabilisation due aux ligaments croiss stabilisation due aux ligaments croiss ils sont indispensables la stabilisation ils sont indispensables la stabilisation

antro-postrieure en dehors de lantro-postrieure en dehors de lextensionextensionpour lutter contre le dplacement en tiroirpour lutter contre le dplacement en tiroirantro-postrieurantro-postrieur

ils pallient l ils pallient linsuffisance des formationsinsuffisance des formationspriphriques en flexionpriphriques en flexion

seule une disposition croise en flexion et en seule une disposition croise en flexion et enextension de ces ligaments autorise:extension de ces ligaments autorise: une mobilit en une mobilit en flexion-extensionflexion-extension une stabilisation lors de ce mouvement une stabilisation lors de ce mouvement

leur disposition fasciculaire et croise leur disposition fasciculaire et croiseexplique que les LC sont toujours en tensionexplique que les LC sont toujours en tensionau cours de la au cours de la flexion-extensionflexion-extension

Le LCALe LCA freine le recul du condyle externe lors de la freine le recul du condyle externe lors de la

flexion et lui impose un roulement patinantflexion et lui impose un roulement patinant son action est couple celle du LLI sur le son action est couple celle du LLI sur le

condyle interne, la partie antrieure du fxcondyle interne, la partie antrieure du fxsuperficiel du LLI restant tendu en flexionsuperficiel du LLI restant tendu en flexion

Le LCPLe LCP freine l freine lavance du condyle interne lors duavance du condyle interne lors du

passage de la flexion lpassage de la flexion lextension et luiextension et luiimpose un roulement patinantimpose un roulement patinant

son action est couple celle du LLE sur le son action est couple celle du LLE sur lecondyle externe, qui en se tendant lors decondyle externe, qui en se tendant lors dellextension freine lextension freine lavance du condyleavance du condyleexterne et lexterne et loblige patineroblige patiner

la rotation automatique du genou la rotation automatique du genou rotation interne en flexion rotation interne en flexion rotation externe en extension rotation externe en extension

Sous la dpendance de: Sous la dpendance de: ingalit des courbures condyliennes ingalit des courbures condyliennes ingalit de recul des condyles sur les glnes ingalit de recul des condyles sur les glnes


ingalit des courbures condyliennesingalit des courbures condyliennes rayon de courbure et diamtre du condyle rayon de courbure et diamtre du condyle

externe sont plus externe sont plus petitspetits axe de flexion, axe axe de flexion, axe bicondylienbicondylien, est oblique, est oblique

vers le bas et le dehorsvers le bas et le dehors


ingalit de recul des condyles sur les glnesingalit de recul des condyles sur les glnes le massif le massif bicondylienbicondylien pivote en rotation pivote en rotation

externe sur les plateaux tibiauxexterne sur les plateaux tibiaux cela est du: cela est du:

amarrage du CI plus serr que celui du CEamarrage du CI plus serr que celui du CE les glnes tibiales sont diffrentes les glnes tibiales sont diffrentes

la glne interne a une forme de cupule la glne interne a une forme de cupule la glne latrale est convexe en sagittal et la glne latrale est convexe en sagittal et

concave en frontalconcave en frontal


Formations Formations fibro-cartilagineusesfibro-cartilagineuses Formes diffrentes (CI OE) Formes diffrentes (CI OE) Triangulaires la coupe Triangulaires la coupe Fixs au tibia (freins) et la capsule (sauf Fixs au tibia (freins) et la capsule (sauf

au niveau du hiatus poplit pour le ME)au niveau du hiatus poplit pour le ME)

LES MENISQUESLES MENISQUES

Rles multiples:Rles multiples: augmentent la concavit des glnes donc la augmentent la concavit des glnes donc la

congruence amliorent la rpartition descongruence amliorent la rpartition descontraintescontraintes

amliorent la lubrification par une amliorent la lubrification par unemeilleur rpartition du liquide et lameilleur rpartition du liquide et laralisation dralisation dun double film liquidienun double film liquidien

augmentent la stabilit articulaire (cales) augmentent la stabilit articulaire (cales)

diminution des P unitaires et du coefficient dediminution des P unitaires et du coefficient defrictionfriction



mobilit des mnisques en mobilit des mnisques en flexion-extensionflexion-extension


cette mobilit des mnisques est due: cette mobilit des mnisques est due: un mcanisme passif un mcanisme passif d la chasse du d la chasse du

coin mniscal par le condyle qui recule encoin mniscal par le condyle qui recule enflexion, qui avance en extension (pris enflexion, qui avance en extension (pris endfaut si dfaut si mvtmvt rapide) rapide)

un mcanisme actif un mcanisme actif:: de la flexion vers l de la flexion vers lextension:extension: de l de lextension vers la flexionextension vers la flexion

LES MENISQUESLES MENISQUES les mcanismes actifs sont: les mcanismes actifs sont:

de la flexion vers l de la flexion vers lextension:extension: PatellaPatella vers l vers lavant et traction par ligament adipeux,avant et traction par ligament adipeux,

ligament transverse, ligaments ligament transverse, ligaments mnisco-patellairesmnisco-patellaires LLI avance et attire la capsule et donc le mnisque LLI avance et attire la capsule et donc le mnisque Ligament Ligament mnisco-fmoralmnisco-fmoral de Humphrey fait avancer de Humphrey fait avancer

la corne postrieure (libre) du MEla corne postrieure (libre) du ME

de l de lextension vers la flexionextension vers la flexion relchement des attaches antrieures relchement des attaches antrieures contraction du muscle poplit et du membraneux contraction du muscle poplit et du membraneux

qui possdent des attaches mniscalesqui possdent des attaches mniscales LLI recule LLI recule


mobilit des mnisques en rotation mobilit des mnisques en rotation


mobilit des mnisques en rotation mobilit des mnisques en rotation ils suivent le condyle correspondant ils suivent le condyle correspondant par exemple en rotation externe de jambe par exemple en rotation externe de jambe

recul du MI et avance du ME recul du MI et avance du ME 2 mcanismes 2 mcanismes

passif par la pousse des condyles passif par la pousse des condyles actif lors des dplacements de la rotule et la actif lors des dplacements de la rotule et la

traction des ligaments traction des ligaments patello-mniscauxpatello-mniscaux


la mobilit des mnisques est trs la mobilit des mnisques est trscomplexe et prcise, leur permettantcomplexe et prcise, leur permettantddchapper lchapper lcrasement entrecrasement entrecondyles et glnescondyles et glnes

cette complexit explique la frquence cette complexit explique la frquencedes lsions mniscalesdes lsions mniscales

LLARTICULATIONARTICULATION FEMORO-FEMORO-PATELLAIREPATELLAIRE ET L ET LAPPAREILAPPAREIL

EXTENSEUREXTENSEUR l lappareil extenseurappareil extenseur


EXTENSEUREXTENSEUR

la patella a 3 fonctions: la patella a 3 fonctions:

protection antrieure du genou protection antrieure du genou glissement de l glissement de lappareil extenseur dans trochleappareil extenseur dans trochle modifie axe de travail et efficacit du quadriceps modifie axe de travail et efficacit du quadriceps


EXTENSEUREXTENSEUR

glissement de lglissement de lappareil extenseur dansappareil extenseur danstrochletrochle

comparaison comparaison corde-pouliecorde-poulie possible si: possible si:

allongement possible du quadriceps allongement possible du quadriceps cul de sac sous quadricipital libre cul de sac sous quadricipital libre surfaces articulaires intactes surfaces articulaires intactes

contraintes majeurescontraintes majeures augmentent avec la flexion augmentent avec la flexion augmentent avec la raideur musculaire augmentent avec la raideur musculaire

0 kg en extension, quadriceps dcontract0 kg en extension, quadriceps dcontract120 kg 90 de flexion120 kg 90 de flexion260 kg 130 de flexion, 420kg 145260 kg 130 de flexion, 420kg 145


EXTENSEUREXTENSEUR

Modification de lModification de laxe de travail et efficacitaxe de travail et efficacitdu quadricepsdu quadriceps le Q a un axe oblique en DD et en bas le Q a un axe oblique en DD et en bas

(parallle au fmur qui est en valgus) alors que(parallle au fmur qui est en valgus) alors quele tendon rotulien a un axe de travail obliquele tendon rotulien a un axe de travail obliquevers le bas et le dehorsvers le bas et le dehors

ces 2 axes forment un angle ouvert vers le DH ces 2 axes forment un angle ouvert vers le DH la force rsultante est subluxante vers le DH la force rsultante est subluxante vers le DH la rotule dans sa trochle empche la luxation la rotule dans sa trochle empche la luxation

lors de la contraction du quadricepslors de la contraction du quadriceps


EXTENSEUREXTENSEUR

Augmentation de lAugmentation de lefficacit du quadricepsefficacit du quadriceps La force de traction du Q est situe dans le La force de traction du Q est situe dans le

plan du tendon rotulienplan du tendon rotulien la rotule loigne la partie proximale du TR la rotule loigne la partie proximale du TR dudu

centre de rotation du genou et augmente lecentre de rotation du genou et augmente lemoment dmoment daction de la force de traction duaction de la force de traction duQuadricepsQuadriceps


EXTENSEUREXTENSEUR

La stabilisation de la rotule estLa stabilisation de la rotule estindispensable du fait de la rsultante desindispensable du fait de la rsultante desforces de traction qui prsente uneforces de traction qui prsente unecomposante subluxante externecomposante subluxante externe en flexion, outre la meilleur concordance en flexion, outre la meilleur concordance

articulaire articulaire fmoro-patellairefmoro-patellaire, 2 mcanismes, 2 mcanismesstabilisateurs interviennent:stabilisateurs interviennent: la force de placage de la rotule la force de placage de la rotule l lalignement en flexion du systme extenseur paralignement en flexion du systme extenseur par

la rotation interne automatique qui dporte en DDla rotation interne automatique qui dporte en DDla Tubrosit Tibiale Antrieurela Tubrosit Tibiale Antrieure


EXTENSEUREXTENSEUR

en extension ou entre 0 et 15 de flexion, la en extension ou entre 0 et 15 de flexion, laforce subluxante externe est constante force subluxante externe est constante laquelle slaquelle soppose 4 mcanismesoppose 4 mcanismes la berge externe de la trochle (risque de la berge externe de la trochle (risque de

dysplasie)dysplasie) l laileron rotulien interneaileron rotulien interne la rotation interne automatique la rotation interne automatique le vaste interne +++ le vaste interne +++


EXTENSEUREXTENSEUR

on peut en dduire les anomalies anatomiques on peut en dduire les anomalies anatomiquesqui favorisent la luxation de la rotule:qui favorisent la luxation de la rotule: la dsaxation du systme extenseur en particulier la dsaxation du systme extenseur en particulier

le positionnement trop externe de la TTAle positionnement trop externe de la TTA(baonnette)(baonnette)

la rotule haute, positionne au dessus de la la rotule haute, positionne au dessus de latrochletrochle

la dysplasie de la trochle (surtout berge externe) la dysplasie de la trochle (surtout berge externe) l linsuffisance du vaste interneinsuffisance du vaste interne

LES MOTEURS DU GENOULES MOTEURS DU GENOU

les extenseurs sont les muscles du les extenseurs sont les muscles duquadriceps innervs par le cruralquadriceps innervs par le crural

les muscles flchisseurs les muscles flchisseurs nombreux nombreux biarticulairesbiarticulaires (sauf poplit et court (sauf poplit et court

biceps)biceps) de puissance trs ingale de puissance trs ingale


les muscles flchisseurs puissantsles muscles flchisseurs puissants semi-membraneuxsemi-membraneux en dedans en dedans biceps en dehors biceps en dehors

les muscles flchisseurs plus faibles les muscles flchisseurs plus faibles jumeaux jumeaux couturier couturier droit interne droit interne demi-tendineux demi-tendineux poplit poplit


les muscles les muscles biarticulairesbiarticulaires ont une ont unepuissance puissance flchissanteflchissante plus importante plus importantela hanche flchiela hanche flchie examen flexion active hanche flchie examen flexion active hanche flchie extension de hanche mesure genou flchi extension de hanche mesure genou flchi

la flexion active est pratiquement sous la flexion active est pratiquement sousla seule dpendance du membraneuxla seule dpendance du membraneuxet du biceps et du biceps (peu d(peu daction des muscles de laaction des muscles de lapatte dpatte doie sur la flexion)oie sur la flexion)

flchisseurs < extenseurs flchisseurs < extenseurs (rapport 1 sur(rapport 1 sur3)3)


les muscles rotateursles muscles rotateurs Action comparable aux rnes sur la tte dAction comparable aux rnes sur la tte dunun

chevalcheval Rotateurs internes:Rotateurs internes:

patte d patte doieoie poplit poplit membraneux membraneux

Rotateur externe: bicepsRotateur externe: biceps

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