Development and prevalidation of a measurement tool for the pivot shift phenomenon of the knee

La rupture du ligament croisé antérieur (LCA) est une des blessures sportives les plus fréquentes. Le LCA est essentiel pour la stabilité du genou; ses fonctions principales sont de limiter la translation antérieure et la rotation interne du tibia par rapport au fémur. Lorsqu’une rupture survient, le genou montre une laxité accrue et une instabilité rotatoire. Durant les activités quotidiennes, cette instabilité résulte souvent en un sentiment de glissement où les patients ont l’impression que leur genou cède sous leur poids. Les tests cliniques traditionnels mesurent la laxité du genou. Cette laxité est utile pour diagnostiquer une rupture mais ne donne aucune information relative à l’état fonctionnel du genou. Le test du pivot shift est un test clinique qui reproduit l’instabilité rotatoire et lui attribue un grade. Il s’agit du seul test qui corrèle avec des critères subjectifs de l’état fonctionnel du genou tels que la satisfaction du patient, son retour à l’activité physique et le nombre de fois que son genou cède. Ce test est gradé selon l’interprétation du clinicien et suivant une échelle subjective, ce qui le rend peu fidèle, particulièrement pour des cliniciens moins expérimentés. Actuellement, il n’existe aucune méthode objective d’attribuer le grade du pivot shift. L’objectif de cette thèse était donc de développement une telle méthode subjective pour attribuer le grade à partir d’un enregistrement de la cinématique du genou. Pour ce faire, nous avons développé un système pour fixer des capteurs électromagnétiques au membre inférieur et enregistrer la cinématique du genou des sujets pendant le test du pivot shift. Deux protocoles d’acquisition de données s’en sont suivis. Dans le premier, trois orthopédistes ont chacun exécuté le test du pivot shift sur douze sujets et ont subjectivement gradé le pivot shift produite. L’objectif de cette phase était de développer une méthode capable de diminuer la variabilité introduite dans les enregistrements par le geste des cliniciens. Dans la seconde phase, 53 sujets additionnels ont été évalués par un de huit orthopédistes différents. Les grades attribués par les orthopédistes ont servis de gold standard pour l’analyse subséquente. L’analyse par composantes principales (ACP) a été utilisée pour déterminer quelles caractéristiques cinématiques expliquent la plus grande partie de la variabilité entre les enregistrements. À partir de ces caractéristiques, un classificateur de type machine à vecteurs de support (MVS) a été développé pour automatiquement attribuer le grade du pivot shift. Les résultats ont montré que la variabilité entre les enregistrements des différents cliniciens peut être diminué de 20%, en moyenne, en utilisant la vitesse de flexion appliquée par chaque clinicien. Cette diminution permet des différences significatives entre les différents grades de pivot shift pour plusieurs caractéristiques cinématiques. L’analyse par ACP a montré que la translation est la composante la plus importante du pivot shift et que son accélération et sa vitesse sont plus importantes que son amplitude. En utilisant les caractéristiques les plus importantes, le classificateur MVS a obtenu une concordance substantielle avec les cliniciens. Quatre-vingt quinze pourcent des enregistrements ont été classifiés à un garde ou moins de celui attribué par le clinicien. Cette thèse a démontré que les caractéristiques les plus importantes du pivot shift ne sont pas ceux qui ont traditionnellement fait l’objet d’études quantitatives. Elle a aussi démontré la faisabilité d’attribuer objectivement le grade du pivot shift à partir d’un enregistrement de la cinématique du genou