3D analysis of the kinematic of asymptomatic and pathological cervical spine in vivo.
Analyse cinématique tridimensionnelle du rachis cervical sain et pathologique in vivo.
Résumé
The cervical spine is composed of hard and flexible components connecting the chest and the skull. Cervical mechanical disorders and their consequences are a current problem. Biomechanics provides relevant tools to quantify the kinematic of the cervical spine in order to obtain objective data supporting the clinical diagnosis or the evaluation 'of the therapeutic treatment effectiveness. The aim of this Ph.D. thesis is to improve the analysis of the impact of cervical degenerative or traumatic diseases on the 3D kinematics of the cervical spine in vivo. A global approach characterizing the 3D nobilities of the cervical spine was developed using a non-invasive specific protocol that has been evaluated in regards of the accuracy and the reproducibility. The cervical kinematic characterization, according to age and gender, were obtained on a large database of asymptomatic subjects. This database was used as a reference to demonstrate the feasibility of the quantification of pathological impact on the cervical kinematic in regards of different pathologies. A segmental approach has been proposed to quantify the contribution of each cervical unit in spinal movement. A 3D reconstruction method of the cervical spine from biplane X-rays was implemented in order to quantify the 3D segmental cervical spine magnitude in the 3 space planes during pseudo-dynamic X-rays.Thi s study proposes an original and relevant approach combining global and segmental point of view in order to characterize cervical performances. This study led to relevant perspectives about the combination of cervical global and segmental approach in order to better understand and quantify cervical disorders.
Le rachis cervical est une structure multi-corps reliant le thorax et le crâne. Ses dérèglements mécaniques et leurs conséquences sont une problématique actuelle. La biomécanique fournit des outils pertinents pour quantifier la cinématique cervicale à partir de données objectives aidant au diagnostic ou à l'évaluation de l'efficacité d'un traitement thérapeutique. L'objectif de ce travail est d'apporter une contribution à l'analyse de l'impact de pathologies cervicales dégénératives ou traumatiques sur sa cinématique 3D in vivo. Une approche globale permettant de caractériser de manière non-invasive les mobilités cervicales a été mise en place à partir d'un protocole spécifique évalué en précision et reproductibilité. La caractérisation de l'influence de l'âge et du genre a été proposée sur un large panel de sujets asymptomatiques. Cette base de données a servi de référence pour mettre en évidence la faisabilité de la caractérisation de signatures pathologiques à partir de cas d'application. Une approche segmentaire a été proposée afin de quantifier la contribution de chaque étage vertébral dans le mouvement. Une méthode de reconstruction 3D personnalisée du rachis cervical à partir de clichés stéréoradiographiques a été mise en place pour quantifier les amplitudes segmentaires cervicales dans les 3 plans de l'espace en clichés pseudo-dynamiques. Ce travail de thèse permet d'aborder la cinématique 3D cervicale in vivo de manière originale et complète. Cette étude ouvre des perspectives intéressantes sur la combinaison entre approche globale et approche segmentaire du rachis cervical, permettant de mieux comprendre et quantifier les dérèglements cervicaux.
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