article 3 / Mesure de la pression intra-discale

" Nouvelles mesures in vivo
de la pression intra discale
dans les activités de la vie quotidienne "
Raymond Mottier Responsable de formation SAMT/SSTM, Suisse romande

INTRODUCTION

Les auteurs relèvent que la dégénérescence discale est une cause fréquente des lombalgies.

Bien qu'un grand nombre de mesures indirectes et de modèles de calcul aient été développés pour apprécier la charge du rachis, les mesures effectuées par Nachemson et ses collaborateurs dans les années 60 et 70 n'ont pas perdu leur signification centrale.

La méthode de Nachemson consistait  à implanter une canule reliée à un senseur dans le noyau pulpeux du disque entre L3-L4 ou L4-L5. De cette manière, était mesurée la pression locale dans différentes positions. Nachemson étalonnait la pression intra discale d'après la mesure effectuée en station debout et la définissait comme le 100% (Nachemson 1966, 1992 ; Nachemson et Elfstroem 1970).

Ses mesures montraient une augmentation de la pression de 50% lors de la flexion du tronc vers l'avant.
Avec un poids dans la main, la pression augmentait encore de 70% pour atteindre 220%.
Il obtint des résultats comparables en position assise.
Là aussi la pression augmentait lorsque le sujet se penchait vers l'avant et encore plus lorsqu'il portait une charge.

Il est intéressant de constater que Nachemson mesurait des pressions de 40% plus élevées en position assise qu'en station debout. Ceci eut des conséquences majeures sur la rééducation surtout de patients opérés de hernie discale auxquels on recommande d'éviter la position assise et de préférer la station debout.

Un autre résultat important se retrouve dans les différences de pression mesurées entre le décubitus dorsal et le décubitus latéral.

En coucher dorsal, la pression se réduisait de 25% par rapport à la station debout. Toutefois, lorsque le sujet se tournait sur le côté, la pression atteignait les 75% de la pression mesurée en station debout. Ce résultat a produit la recommandation d'éviter le décubitus latéral.

Ces résultats ont fortement influencé l'attitude thérapeutique d'autant plus que de telles mesures n'ont plus été effectuées depuis.

Ces derniers temps, on constate que ces différences de pression entre la station debout et assise, entre le coucher dorsal et latéral sont de plus en plus discutées.

Ceci du fait qu'il ne se trouve aucune explication biomécanique plausible à ces différences. Rohlmann et al. montrent, par exemple, en 1995 que l'on peut mesurer un accroissement de la hauteur d'un segment rachidien lors d'une station prolongée en position assise. Ceci parle pour une décharge discale donc une hydratation du disque.

Du fait de cette discussion, les auteurs se sont proposé de refaire les mesures de Nachemson avec une technologie moderne et en les complétant par des aspects dynamiques

MATERIEL ET METHODE

Ce n'est pas le lieu, dans ces extraits, de rendre compte, dans les détails, du matériel et de la méthode utilisés. Quelques informations sont toutefois utiles pour la bonne compréhension.

L'étude a été tentée sur deux  chirurgiens orthopédistes volontaires. Un sujet seulement a pu être pris en considération. Chez l'autre, la sonde s'est déplacée prématurément.  Les sondes de mesure ont été implantées directement dans le noyau pulpeux du disque entre L4 et L5 en parfait état. Les mesures étaient relevées par télémétrie. Au total, des mesures ont été effectuées pendant 24 heures dans les positions les plus diverses.

De plus, les variations de pression dues à l'hydratation ont été mesurées durant 7 heures de sommeil des sujets. 

RESULTATS

Les premières mesures ont été effectuées sur la table d'opération.
La pression la plus basse a été mesurée en coucher dorsal, membres inférieurs repliés (env 20°).
Elle s'élevait à 0,08 Mpa (0,1 Mpa correspond à 1 bar). Ni un rouleau placé sous les genoux, ni le positionnement en  cyphose n'ont pu réduire encore la pression.
Tableau 1. Diverses pressions intra discales pour différentes positions et exercices

Lors du retournement sur le côté, la pression n'a augmenté que de 0,1 à 0,12 Mpa.
En continuant le retournement vers le coucher ventral, la pression entre le coucher dorsal et le coucher est mesurée à 0,11 Mpa.

Le passage vers l'extension, en décubitus ventral, pour la lecture (rachis en extension, appui pris sur les coudes) amène une pression doublée se situant à 0,25 Mpa.
Lors de l'action du retournement, par ex du coucher dorsal vers le coucher latéral, on mesure des pics de 0,8 Mpa. La toux, en position couchée, provoque des pressions s'élevant jusqu'à 0,38 Mpa alors que le rire ne fait monter la pression que jusqu'à une valeur  de 0,15 Mpa.

Lors de la station debout décontractée, la pression a pu être mesurée de façon reproductible à des valeurs se situant entre 0,48 et 0,5 Mpa.
La mise en action de la presse abdominale fait monter la pression à 0,92 Mpa. La flexion antérieure prononcée permet d'enregistrer 1,1 Mpa de pression.

En position assise, les différents appuis offerts par un dossier ou des accoudoirs ont permis de faire varier considérablement la pression.
La position assise sur un tabouret, rachis normalement érigé, permet de mesurer une pression de 0,45 à 0,5 Mpa. Un allongement axial actif fait monter la valeur à 0,55 Mpa.

Lors d'une flexion prononcée, comme celle que l'on utilise pour attacher les lacets de chaussures, par exemple, fait monter la pression jusqu'à 0,83 Mpa.
La pression, en position assise, a pu être diminuée par un appui confortable tel que celui que l'on obtient dans un bon fauteuil

La position assise, relâchée, condamnée dans les écoles du dos, permet même d'abaisser la pression jusqu'à 0,27 Mpa.

Lors de la marche, les pressions s'étagent entre 0,53 et 0,65 Mpa. Les différences mesurées entre les différentes allures ou entre les différentes chaussures sont négligeables.

Lors de la course à pied, la pression oscille entre 0,35 et 0,95 Mpa. La course à pied pratiquée avec des chaussures de tennis n'a permis de réduire la pression que jusqu'à une valeur de 0,85 Mpa.

Les pressions les plus élevées de l'ordre de 2,3 Mpa ont été mesurées lors du soulèvement non ergonomique d'une caisse de bière de 19,8 kg ( dos fléchi, membres inférieurs tendus).

Le port de charge ergonomique (verrouillage lombo-sacré) permet de réduire la pression jusqu'à 1,7 Mpa. En maintenant la caisse proche du corps, à hauteur de poitrine, la pression est de l'ordre de 1,1 Mpa. Si l'on place la caisse à la même hauteur, à 60 cm du corps en tendant les membres sup, on mesure alors une pression de 1,8 Mpa.

A la fin de la journée, lorsque le sujet s'est couché, la pression, en coucher dorsal, était de 0,1 Mpa.

Durant la nuit, sur une période de 7 heures, la pression est passée de 0,1 à 0,24 Mpa (1,0 à 2,4 bar).

DISCUSSION

Les auteurs concluent qu'il était temps que de telles mesures soient refaites avec de meilleurs moyens techniques.

Même si celles-ci n'ont été effectuées que sur un seul sujet, elles correspondent aux résultats de Althoff et Brinckmann et sont plausibles d'un point de vue bio-mécanique. Dans certains cas les résultats correspondent à ceux de Nachemson, dans d'autres ils sont contradictoires.

Les contradictions peuvent être mises sur le compte du matériel. Nachemson utilisait des sondes rigides qui pouvaient être déformées par le travail musculaire. Cette propriété a pu provoquer de faux signaux ou les déformer. La sonde utilisée par les auteurs de l'étude ne pouvait pas être déformée. Seule la pointe métallique de 7 mm était rigide. Elle se trouvait, après implantation, entièrement dans le noyau subissant une pression hydrostatique.

De bonnes correspondances  sont observées dans les différences entre la station debout et le décubitus dorsal. De même pour ce qui concerne les 100% de la station debout. Les auteurs mesurent 20 % en coucher dorsal et Nachemson 24%. Les  résultats sont identiques lors de la flexion vers l'avant.

De plus, les auteurs ont pu confirmer que les écoles du dos enseignent de bonnes méthodes pour le soulèvement de charges. Le mérite en revient aux travaux de Nachemson.

En soulevant mal une charge (tronc en flexion, genoux tendus), la pression, avec une charge de 20 kg, augmente de 450%.
Ces hautes valeurs n'ont été atteintes par le sujet ni avec des sauts sur un trampoline ni lors de l'entraînement des muscles du dos sur des machines ou alors uniquement lors de sollicitations extrêmes.

Le soulèvement ergonomique de la même charge permet une réduction de la pression à 340%. Lorsque la caisse est maintenue proche du corps et que le sujet, de plus, se met en légère lordose, on voit la pression passer à 200% donc au double de celle mesurée en station debout au début de l'étude.

Les valeurs absolues sont également confirmées.

Ne sont pas confirmées les différences mesurées par Nachemson entre la position assise et la station debout et lors des différentes positions couchées.
Les auteurs n'ont pas pu montrer que lors d'une position assise confortable la pression était plus élevée de 40%. Lors de leurs mesures, ils ont plutôt mesuré une diminution de l'ordre de 10%. Ceci correspond aux résultats obtenus par Athoff et Brinckmann.

Ils n'ont pas pu mettre en évidence non plus que la pression était trois fois plus élevée en coucher latéral qu'en coucher dorsal.

D'autre part, ils ont découvert que la position assise, très relâchée, très souvent décriée et considérée comme nocive, conduisait, lors de leurs mesures, à une nette diminution de la pression.

Ceci confirme des travaux antérieurs comme ceux d'Andersson en 1974. Cette position est visiblement adoptée dans le but de décharger le disque parce qu'elle diminue la pression est qu'elle est  perçue comme étant agréable.
Les auteurs précisent toutefois que la pression intra discale n'est pas le seul critère permettant de définir la nocivité d'une position.

Ils signalent que la position assise mentionnée, si elle décharge le disque, exerce des forces de cisaillement sur les facettes articulaires. D'autre part, la tête doit être plus fléchie dans cette attitude ce qui augmente les contraintes du niveau cervical. Enfin, une attitude érigée peut être avantageuse du fait qu'elle entraîne la musculature dorsale.

La validité des programmes d'école du dos a été tantôt confirmée, tantôt soumise à une nouvelle réflexion.

Les auteurs se demandent s'il faut continuer, à l'avenir, d'interdire aux patients fraîchement opérés d'une hernie discale de s'asseoir. Ils pensent qu'il convient de laisser au patient le choix de la position qui lui paraît confortable. Les mesures ont montré que le sujet adoptait les positions qui lui semblaient confortables parallèlement à la diminution de la pression intra discale. Aussitôt qu'il lui était demandé de corriger sa position, le recrutement musculaire augmentait et il en était de même pour la pression intra discale.

Les auteurs se demandent s'il faut toujours considérer la position assise, relâchée comme mauvaise du fait que la pression intra discale est réduite de 50%.

Ce phénomène permet une hydratation du disque durant la journée. Ce processus d'hydratation a été particulièrement mis en évidence par les mesures nocturnes. Ils se posent la question de savoir s'il ne serait pas utile d'organiser, pour les travailleurs de force, des pauses qui permettraient une réhydratation du disque durant la journée. Ils voient, peut-être là, une possibilité simple de réduire le phénomène de dégénérescence discale et les rachialgies qui en découlent.

Raymond Mottier
Responsable de formation SAMT/SSTM, Suisse romande
Publié dans :" Der Unfallchirurg " Heft 271 par H.J. Wilke, L.E. Claes Spinger-Verlag 1999 et dans :

Source 

 http://www.therapie-manuelle.ch/digest.htm

Article 1/Historique des prothèses discales lombaires

Le premier remplacement fonctionnel de disque intervertébral mis au point et breveté par van Steenbrugghe était présenté en France en 1956.

Les premières prothèses intervertébrales en acier et à bille en vitaline étaient implantées chez l'homme il y quarante ans par une approche postérieure du rachis cervical et lombaire. Mais la surface portante de ces implants était insuffisante pour supporter les forces compressives intervertébrales de telle sorte que beaucoup d'implants ont pénétré les corps vertébraux adjacents.

L'injection de silicone au niveau de l'espace intervertébral lombaire puis de polyuréthane liquide qui se solidifiait après injection n'a évidemment pas permis d'éviter des échecs thérapeutiques. Ces traitements dont le but était un remplacement fonctionnel du disque intervertébral ont été abandonnés.

En 1982 nous avons commencé à l'Hôpital de la Charité à Berlin une analyse de la littérature des brevets et des publications scientifiques concernant la préservation du disque intervertébral par remplacement fonctionnel. Nous avons développé nos propres conceptions d'un disque artificiel de remplacement. Pour nous la prothèse doit permettre une restauration de l'espace intervertébral lombaire endommagé ainsi qu'une mobilité physiologique et une stabilité des segments tout en libérant les structures nerveuses du canal médullaire.

Une prothèse à trois éléments était mise au point avec l'objectif d'éviter l'instabilité segmentaire. Cette prothèse comporte deux plateaux métalliques qui se fixent solidement sur les deux corps vertébraux adjacents et un élément central de glissement en polyéthylène à ultra haute densité moléculaire qui s'interpose entre les deux plateaux. Les premiers plateaux métalliques étaient fabriqués à partir de plaques en acier. Afin de stabiliser la fixation des dents d'ancrage étaient aménagées à la périphérie des plateaux métalliques.

Les dents d'ancrage se sont avérées néfastes en raison d'un effet de tamponnage entraînant l'effondrement de la prothèse ; leur nombre a été limité à cinq. Pour maintenir la lordose lombaire la hauteur ventrale des plateaux de la prothèse Charité SBI avaient déjà un millimètre de plus que la hauteur dorsale. La prothèse comportait trois dents ventrales et deux dents dorsales pour maintenir l'ancrage de l'implantation.

Une importante série de tests biomécaniques statiques et dynamiques a été réalisée avant de procéder aux premières implantations de prothèses Charité SB. Quatre pièces centrales en polyéthylène ont été testées et ont montré une réaction plastico-élastique lors de la mise en charge allant jusqu'à 4 2 kN c'est-à-dire une charge physiologique marginale. Le comportement plastico-élastique des prothèses était également observé lors de simulations à long terme comme le montre un exemple d'une simulation d'une durée de 11 5 ans.

Des implantations sur rachis cadavériques ont été réalisées afin de tester la durabilité in situ.

Après l'achèvement des principaux tests le premier essai clinique était une implantation au niveau L4/L5 chez un homme de 41 ans la première implantation mondiale d'une prothèse de disque intervertébral à trois composants. Les radiographies dynamiques en extension et en flexion deux mois après l'implantation ont montré une amélioration de la mobilité segmentaire comparée à la mobilité préopératoire. Les contrôles à deux ans puis à trois ans ont confirmé une mobilité presque intacte du segment L4/L5. Aux contrôles de douze ans et demi et de seize ans la prothèse est restée parfaitement fonctionnelle.

La surface de soutien de la prothèse Charité SBI étant trop petite pour supporter la charge intervertébrale un effondrement de la prothèse est survenu dans certains cas. Sur le modèle SBII la surface de fixation sur les corps vertébraux était élargie avec des prolongements latéraux.

Ces nouveaux modèles ont donné des résultats satisfaisants dès le début. Les radiographies de contrôle montraient le bon fonctionnement des prothèses permettant la flexion et l'extension du tronc.

Les plateaux des prothèses Charité SBII toujours en acier montraient des faiblesses ou des fractures chez quelques patients. Ce qui a provoqué un arrêt de la production et de l'implantation des prothèses Charité SBII.

Grâce aux améliorations de la prothèse SBII la production des prothèses Charité SBIII a commencé chez LINK à Hambourg dès 1987.

Le premier patient bénéficiant d'une prothèse Charité SBIII avait un syndrome post-discectomie. L'implantation était réalisée aux niveaux L3/L4etL5/S1.

Depuis presque 4 000 prothèses Charité SBIII ont été implantées dans plus de 20 pays. Cette prothèse s'avère être une alternative très intéressante à l'arthrodèse dans plusieurs indications.

La première implantation d'une prothèse Acroflex a eu lieu en 1988 c'est-à-dire quatre ans après la première implantation d'une prothèse Charité SB. Cette prothèse est composée de deux plaques en titane et d'une couche de caoutchouc polyoléfine interposée entre les deux plateaux. Le composant en caoutchouc a présenté quelques problèmes adressés lors des mises au point ultérieures.

La PDN RayMedia une prothèse disque-noyau est implantée depuis 1996 dans plusieurs pays en dehors des Etats-Unis. Il s'agit d'une prothèse composée d'un hydrogel polymérique encaissé dans un cadre en polyéthylène à haute résistance permettant une augmentation de la hauteur de la prothèse par absorption de liquide.

La PRODISC une prothèse à deux compartiments était mise au point à la fin des années quatre-vingt. On compte une centaine de patients bénéficiant des premières séries d'implantations réalisées en France à partir de 1989. Cet implant comporte deux plaques métalliques séparées et une partie centrale convexe en polyéthylène fixée au niveau de la plaque inférieure. Suite aux différents travaux un modèle modifié de PRODISC est implanté depuis 1999.

Le fonctionnement biomécanique de la prothèse Charité SB ainsi que ses composants spécifiques diffèrent de ceux de la prothèse PRODISC. La prothèse Charité SB permet une mobilité presque physiologique du segment lombaire une qualité impérative pour le succès à long terme.

Source   http://srvsofcot.sofcot.com.fr/Apcort/rco/rco02/88_S5/art16/art16_fs.htm