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Effect of changes of femoral offset on abductor and joint reaction forces in total hip arthroplasty

Résumé

Anatomical reconstruction in total hip arthroplasty (THA) allows for physiological muscle function, good functional outcome and implant longevity. Quantitative data on the effect of a loss or gain of femoral offset (FO) are scarce. The aim of this study was to quantitatively describe the effect of FO changes on abductor moment arms, muscle and joint reactions forces. THA was virtually performed on 3D models built from preoperative CT scans of 15 patients undergoing THA. Virtual THA was performed with a perfectly anatomical reconstruction, a loss of 20% of FO (-FO), and a gain of 20% of FO (+FO). These models were combined with a generic musculoskeletal model (OpenSim) to predict moment arms, muscle and joint reaction forces during normal gait cycles. In average, with -FO reconstructions, muscle moment arms decreased, while muscle and hip forces increased significantly (p < 0.001). We observed the opposite with +FO reconstructions. Gluteus medius was more affected than gluteus minimus. -FO had more effect than +FO. A change of 20% of FO induced an average change 8% of abductor moment arms, 16% of their forces, and 6% of the joint reaction force. To our knowledge, this is the first report providing quantitative data on the effect of FO changes on muscle and joint forces during normal gait. A decrease of FO necessitates an increase of abductor muscle force to maintain normal gait, which in turn increases the joint reaction force. This effect underscores the importance of an accurate reconstruction of the femoral offset.

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Prothèse totale de hanche
thumb|Une prothèse de hanche en titane, un couple de glissement constitué d'une tête fémorale en céramique et d'un cotyle en polyéthylène. Une prothèse totale de hanche (PTH) est un dispositif articulaire interne qui vise à remplacer l'articulation de la hanche et lui permettre un fonctionnement quasi normal, en tout cas permettant la marche. Une PTH dite de « première intention » est une prothèse posée sur une hanche en principe « vierge », par opposition à la « reprise de PTH » ou même la « PTH de reprise » d'une hanche déjà opérée, voire déjà infectée.
Muscle squelettique
Les muscles squelettiques sont les muscles sous contrôle volontaire du système nerveux central. Le corps humain comprend environ 570 muscles présents chez tous les individus sains. Leur corps contient des vaisseaux sanguins, des nerfs, des organes sensoriels, du tissu conjonctif commun, et des cellules musculaires. En microscopie photonique (ou optique), ils présentent une double striation longitudinale et transversale. La science du muscle est la myologie. Les myoblastes sont les cellules précurseurs des muscles.
Muscle
Le muscle est un organe composé de tissu mou retrouvé chez les animaux. Il est composé de tissus musculaires et de tissus conjonctifs (+ vaisseaux sanguins + nerfs). Les cellules musculaires (composant le tissu musculaire) contiennent des filaments protéiques d'actine et de myosine qui glissent les uns sur les autres, produisant une contraction qui modifie à la fois la longueur et la forme de la cellule. Les muscles fonctionnent pour produire de la force et du mouvement.
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