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La biomécanique de la cheville.

 


INTRODUCTION

Le complexe de la cheville comprend le bas de la jambe et l'arrière du pied et forme un lien cinétique, permettant au membre inférieur d'interagir avec le sol, une condition préalable à la marche et aux autres activités de la vie quotidienne. Bien que la charge donne une compression élevée et des forces de cisaillement importantes pendant la marche, la structure osseuse et ligamentaire de la cheville permet d'opérer avec un degré élevé de stabilité, et comparée à d'autres articulations telles que la hanche ou le genou, elle est beaucoup moins sujette à processus dégénératifs tels que l'arthrose, à moins qu'un traumatisme antérieur ne soit associé.

ANATOMIE DE LA CHEVILLE
Le pied est composé de vingt-six os individuels qui, avec les os longs des membres inférieurs, forment un total de trente-trois articulations. Bien que souvent appelé «cheville», il existe un certain nombre d'articulations qui facilitent le mouvement du pied. Le complexe articulaire de la cheville se compose du talocalcaneus ( sous -talien), tibioastragalica (talocrural) et transversal-tarsien (talo-calcaneus-naviculaire).

Le subtalaire

Le calcanéum est l'os le plus grand, le plus fort et le plus postérieur du pied, fournissant une fixation au tendon d'Achille. Il est situé en dessous du talus et forme une articulation triplan et uniaxiale avec le talus. Le talus repose sur la partie supérieure du calcanéum. Les deux facettes articulaires de l'articulation talus-calcanéen antérieur sur la face inférieure du talus sont convexes, et sur la face supérieure du calcanéum sont concaves, tandis que les facettes articulaires de l'articulation talo-calcanéenne postérieure sur la face inférieure du talus sont concaves, et sur l'aspect supérieur du calcanéum, elles sont convexes. Cette géométrie permet des mouvements d'inversion et d'éversion de la cheville, et bien que cette articulation permette d'autres mouvements, la plupart des L'éversion et l'inversion du pied commencent à partir d'ici. Un certain nombre de ligaments forment des liaisons entre les deux surfaces osseuses. Le lien clé entre les deux est le ligament talocalcanéen interosseux, un ligament fort et épais qui s'étend des facettes articulaires du talus inférieur à la surface supérieure du calcanéum. Deux ligaments supplémentaires, le ligament talocalcanéen latéral et le ligament talocalcanéen antérieur, contribuent à la connexion de cette articulation. Cependant, ces derniers sont relativement faibles. L'articulation du talus calcanéen est également soutenue par la partie calcanéenne du ligament collatéral latéral et le ligament tibiocalcanéen du ligament deltoïde. En outre, les longs tendons du long péronier, péronier court, long fléchisseur du gros orteil,

Le tibio-talien

L'articulation tibiotalienne est la jonction entre la partie distale du tibia et du péroné avec le talus. L'aspect de soutien de cette articulation est l'interface tibio-talienne. L'os du talus comprend la tête, le cou et le corps et n'a pas d'insertion musculaire directe. La trochlée du talus s'insère dans l'espace formé par les extrémités distales des os longs du tibia et du péroné. La malléole du tibia et du péroné joue le rôle de lier le talus, de sorte que ce mécanisme fonctionne comme une charnière, et contribue essentiellement au mouvement de flexion plantaire et dorsale du pied. Cependant, la géométrie de l'articulation, compte tenu de la surface de la trochlée en forme de cône et de l'axe de rotation oblique, suggère que cet appareil ne peut pas simplement fonctionner comme une charnière. Le talus est plus large en avant, ce qui signifie que l'articulation est plus stable pendant le mouvement de flexion dorsale. On considère que la géométrie conforme de l'articulation tibio-talienne contribue à la stabilité globale de l'articulation. En phase statique, la géométrie du joint à elle seule est suffisante pour assurer une résistance à l'éversion; dans la phase dynamique, la stabilité découle des structures des tissus mous. la géométrie du joint seule est suffisante pour assurer une résistance à l'éversion; dans la phase dynamique, la stabilité découle des structures des tissus mous. la géométrie du joint seule est suffisante pour assurer une résistance à l'éversion; dans la phase dynamique, la stabilité découle des structures des tissus mous.

L'articulation tibiotalienne est une diarthrose et est recouverte d'une fine capsule, fixée en haut du tibia et des malléoles, et en bas du talus. La stabilité articulaire est assurée par trois groupes de ligaments. La syndesmose tibioofibulaire limite les mouvements entre le tibia et le péroné pendant les activités de la vie quotidienne, maintenant la stabilité entre les os. La syndesmose se compose de trois parties: le ligament tibio-fibulaire antérieur, le ligament tibio-fibulaire postérieur et le ligament tibio-fibulaire interosseux. La partie médiale de cette articulation de la cheville est soutenue par les ligaments collatéraux médiaux (ou ligament deltoïde) et ceux-ci sont essentiels pour résister aux mouvements d'éversion et aux contraintes de valgus dans l'articulation. Le ligament deltoïde est en forme d'éventail et comprend les ligaments tibio-taliens antérieur et postérieur, le ligament tibionaviculaire et le ligament tibiocalcanéen. Les ligaments collatéraux latéraux réduisent l'inversion articulaire, limitent le stress du varus et réduisent la rotation. Ils sont constitués des ligaments talofibulaires antérieur et postérieur et du ligament calcanéen. Les ligaments antérieurs et postérieurs résistent aux forces de haute résistance de la flexion plantaire et dorsale. Ces ligaments assurent la stabilité de l'articulation tibio-talienne latérale et sont souvent endommagés lors de blessures par inversion telles qu'une entorse de la cheville. Le ligament calcanéen est le seul tissu conjonctif direct entre l'articulation tibio-talienne et l'articulation sous-talienne.

Le tibio-fibulaire inférieur 
Cette articulation a déjà été indiquée dans l'explication de l'articulation tibio-talienne. Une partie de la littérature est considérée comme un aspect central de l'articulation tibio-talienne, mais elle peut également être considérée comme une articulation distincte. Ce n'est pas une articulation synoviale, mais il y a la membrane interosseuse, un tissu fibreux qui relie les deux parties distales du péroné et du tibia. La fonction principale de cette articulation est la stabilisation, ajoutant de la stabilité plutôt que des mouvements supplémentaires du pied et de la cheville. Comme décrit précédemment, les ligaments tibio-fibulaires antérieur et postérieur et le ligament tibio-fibulaire interosseux maintiennent la relation entre le tibia et le péroné. La contrainte ligamentaire de l'articulation la rend très sensible aux dommages,

L'

articulation tarsienne-transversale (interligne de Chopart) crée des relations de jonction entre letaluset lescaphoïde(où en avant, la tête du talus s'articule avec la facette postérieure du scaphoïde), et entre lecalcanéumet lecuboïde, formant l'articulation calcanéo-cuboïde. L'articulation tarsienne-transversale est considérée comme faisant partie de la même unité fonctionnelle sous-talienne car elle partage un axe de mouvement commun et contribue également au mouvement d'éversion et d'inversion du pied.

LES MUSCLES DE LA CHEVILLE

La plupart des mouvements à l'intérieur du pied et de la cheville sont produits par douze muscles extrinsèques, qui prennent naissance dans la jambe et pénètrent à l'intérieur du pied. Ces muscles sont regroupés dans quatre compartiments. Le compartiment antérieur est composé de quatre muscles: le tibial antérieur, le long extenseur des doigts, le long extenseur du gros orteil et le tiers péronier. Le tibial antérieur et le long extenseur du gros orteil produisent une dorsiflexion et une inversion du pied. Le tiers péroné produit une flexion dorsale et une éversion du pied. Le long extenseur des orteils ne produit qu'une dorsiflexion du pied. Le compartiment latéral se compose de deux muscles: le péronier longet peroneus brevis, qui produisent une flexion plantaire et une éversion du pied. Le compartiment postérieur se compose de trois muscles: gastrocnémien, soléaire et long plantaire, qui contribuent à la flexion plantaire du pied. Le compartiment postérieur profond est composé de trois muscles: le tibial postérieur , le long fléchisseur des doigts et le long fléchisseur du gros orteil , qui produisent une flexion plantaire et une inversion du pied.

BIOMÉCANIQUE DE LA CHEVILLE

Les mouvements clés du complexe de la cheville sont: 
- la flexion plantaire et la flexion dorsale, qui se produisent dans le plan sagittal; 
- ab / adduction, survenant dans le plan transversal
- inversion-éversion, qui se produisent dans le plan frontal.

Les combinaisons de ces mouvements à travers l'articulation sous-talienne et tibiotalienne créent des mouvements tridimensionnels appelés supination et pronation. Les deux termes définissent la position de la surface plantaire du pied (semelle). Pendant le mouvement de supination, une combinaison de flexion plantaire, d'inversion et d'adduction provoque le déplacement médial de la surface plantaire du pied. Pendant la pronation, la dorsiflexion, l'éversion et l'abduction fonctionnent en plaçant la surface plantaire du pied sur le côté.

Axe de rotation de la cheville

Alors que de nombreux auteurs considèrent l'articulation tibio-talienne comme une simple articulation charnière, certains auteurs l'ont définie comme multi-axiale, en raison de la rotation interne qui se produit lors de la flexion dorsale et de la rotation externe qui se produit lors de la flexion plantaire. Cependant, il existe des preuves suggérant que l'articulation tibio-talienne est uniaxiale, mais le mouvement simultané observé lors de mouvements complexes est le résultat de son axe oblique. L'axe de rotation de la cheville dans le plan sagittal se situe autour de la ligne droite passant entre la malléole médiale et latérale. L'axe de rotation dans le plan coronaire se produit autour du point d'intersection entre la malléole et le grand axe du tibia dans le plan frontal. L '

Les études de l'anatomie du talus ont mis en évidence la différence de courbure radiale dans les aspects médial et latéral, indiquant que l'axe de rotation de la cheville variera avec les changements de mouvement. Sur cette base, certains auteurs ont proposé plusieurs axes de mouvement pour la cheville pendant une activité normale. Depuis 1950, on a proposé un axe de flexion plantaire, qui pointe vers le haut et vers le côté latéral de la cheville, et un axe de flexion dorsale qui est incliné vers le bas et latéralement. Celles-ci sont parallèles au plan transversal, mais peuvent varier jusqu'à 30 ° dans le plan coronal. Le mouvement sur ces axes ne peut pas se produire simultanément, et la transition entre les axes pendant le mouvement est estimée se produire près de la position neutre de l'articulation.

L'axe de rotation du sous-talien est également un axe oblique, va de postérieur à antérieur et forme un angle d'environ 40 ° avec l'axe antéro-postérieur dans le plan sagittal, et un angle de 23 ° avec la ligne médiane du pied en le plan transversal. Semblable à l'articulation tibio-talienne, la sous-talienne crée de multiples mouvements lors de la flexion plantaire et dorsale, entraînant une pronation et une supination.

Excursion articulaire
L'amplitude des mouvements de la cheville (ROM) varie considérablement d'un individu à l'autre, en fonction des antécédents géographiques et culturels en fonction de leurs activités de la vie quotidienne. Le mouvement de la cheville se produit principalement dans le plan sagittal, la flexion plantaire et dorsale se produisant principalement au niveau de l'articulation tibio-talienne. Plusieurs études ont indiqué une ROM globale dans le plan sagittal entre 65 et 75 °, allant de 10 à 20 ° de flexion dorsale jusqu'à 40-55 ° de flexion plantaire. L'amplitude totale des mouvements dans le plan frontal est d'environ 35 ° (23 ° en inversion et 12 ° en éversion). Cependant, dans les activités quotidiennes, la ROM requise dans le plan sagittal est très faible, avec un maximum de 30 ° pour la marche, et 37 ° -56 ° respectivement pour monter et descendre les escaliers. Une convention a été historiquement enregistrée dans laquelle les mouvements dorsaux et plantaires ont été attribués exclusivement à l'articulation tibio-talienne, tandis que les mouvements d'inversion-éversion ont été attribués exclusivement au sous-talien. Plus récemment, la séparation complète des mouvements pour chaque articulation a été rejetée; le mouvement de flexion plantaire et dorsale est actuellement considéré comme appartenant principalement à l'articulation tibio-talienne mais avec quelques degrés acquis à partir du sous-talien. La distribution des mouvements d'inversion et / ou d'éversion et de rotation entre les deux articulations est une zone de plus grande discorde, certaines études indiquant comment le L'éversion se produit dans le sous-talien et la rotation / inversion se produit dans le tibiotalien, tandis que d'autres auteurs ont démontré une version moins détaillée de la distribution du mouvement entre les deux articulations. Alors que l'analyse de la marche peut être utilisée comme un outil objectif pour quantifier le mouvement des articulations des membres inférieurs et les forces agissant sur ces articulations, l'analyse de la marche ne peut pas séparer le mouvement qui se produit dans l'articulation talocalcanéenne (sous-talienne), tibiotalienne (talocrural) et transversale -tarsien (talocalcaneonaviculaire) en raison de la grande limitation de la mesure précise du mouvement du talus à l'aide de marqueurs cutanés. Cependant, malgré cette limitation, le

Forces de la cheville

Le complexe de la cheville a une force environ cinq fois plus élevée que le poids corporel pendant la posture en marche normale, et jusqu'à treize fois le poids corporel pendant des activités telles que la course à pied. Le mouvement de la cheville obtenu à partir de l'analyse de la marche montre comment, au moment de la flexion dorsale, les fléchisseurs dorsaux se contractent de manière excentrique pour contrôler la rotation du pied au sol et empêcher le pied de toucher le sol. Au cours de la deuxième phase, il y a un moment de transition de la flexion dorsale à la flexion plantaire, ce qui permet à la jambe de progresser sur le pied. Au cours de la troisième phase, le moment de flexion plantaire se poursuit avec les fléchisseurs plantaires se contractant concentriquement vers le premier orteil. À mesure que la vitesse de marche augmente,

La puissance de la cheville varie lorsque les principaux muscles agissant sur le complexe de la cheville sont soit la force d'absorption, soit la force de production d'énergie pendant la marche. Les valeurs négatives correspondent à l'absorption de puissance des fléchisseurs plantaires qui se contractent de manière excentrique lors des phases de roulement du talon et de la cheville. La puissance maximale du complexe de la cheville est générée à environ 50% du cycle de marche pendant la phase de mouvement vers l'avant du corps et correspondant à la génération d'énergie des muscles fléchisseurs plantaires.

Des études expérimentales ont indiqué qu'environ 83% de la charge est transmise par l'articulation tibio-talienne, les 17% restants étant transmis par le péroné. La quantité de charge transférée à travers le péroné varie, avec une augmentation de la charge se produisant pendant la flexion dorsale. De la charge transportée à travers l'articulation tibio-talienne, entre 77% et 90% est appliquée au dôme du talus, laissant la charge répartie sur les surfaces médiale et latérale. Cette répartition de la charge est à la fois responsable des forces ligamentaires et des effets de position, la facette médiale subissant une charge plus importante lors de l'inversion et la facette latérale exposée à une charge maximale lors de l'éversion.

La cheville a un niveau de congruence relativement élevé, ce qui signifie que bien que des charges élevées puissent survenir pendant les activités normales, la surface d'appui de la cheville est grande (11-13 cm2), et il a été supposé que cela devrait entraîner moins stress également au niveau de la hanche ou du genou. Une charge appliquée statiquement de 1,5 kN (environ le double du poids corporel) dans une étude de cadavre, avec la cheville en position neutre, a démontré une pression de contact moyenne de 9,9 MPa et une zone de contact de 483 mm2, nettement inférieure à la surface proposée précédemment. . L '

RÉSUMÉ
Cet article propose une introduction à la biomécanique de la cheville, en introduisant l'anatomie osseuse impliquée dans le mouvement du pied et de la cheville. La complexité de l'anatomie de la cheville a une influence majeure sur les performances biomécaniques de l'articulation, et cet article traite des mouvements complexes de la cheville et des articulations dans lesquelles ils se produisent. Il vous permet de mieux comprendre les ligaments essentiels à la stabilité et au fonctionnement de la cheville. Cet article décrit les mouvements impliqués dans un cycle de marche normal et met en évidence comment ceux-ci peuvent changer après une intervention chirurgicale, comme une prothèse complète ou une fusion.

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