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Cinématique intervertébrale et costo-vertébrale in vivo dans la mécanique respiratoire : Étude préliminaire de l’axe hélicoïdal et représentation anatomique du mouvement par modélisation - nécessité d’une réactualisation des concepts biomécaniques ?

Feipel V, Rooze M, Van Sint Jan S, Dugailly PM. Cinématique intervertébrale et costo-vertébrale in vivo dans la mécanique respiratoire : Étude préliminaire de l’axe hélicoïdal et représentation anatomique du mouvement par modélisation - nécessité d’une réactualisation des concepts biomécaniques ? La Revue de l’Ostéopathie. 2013;10:29-35.

Résumé

Contexte : le complexe articulaire costo-vertébral est décrit comme pouvant être impliqué tant dans la fonction respiratoire que dans la stabilité du rachis thoracique. D’un point de vue fonctionnel, le thorax a régulièrement été étudié pour comprendre la relation physiologique entre les mouvements musculo-squelettiques thoraciques et les échanges gazeux pulmonaires. Quelques études rapportent différentes données in vitro, principalement sur le comportement mécanique en charge et la cinématique de la jonction costo-vertébrale (JCV). Actuellement il subsiste un réel manque de données in vivo concernant la cinématique costo-vertébrale tant pour des conditions physiologiques normales que dans des situations cliniques.

Méthodes : dans cette étude, des acquisitions tomodensitométriques ont été réalisées dans trois positions respiratoires différentes (Capacité pulmonaire totale, Capacité inspiratoire moyenne, Capacité résiduelle fonctionnelle). Les amplitudes de mouvement ont été obtenues par la méthode des OVP (Orientation Vector Position). La méthode de l’axe hélicoïdal moyen a permis d’obtenir une visualisation segmentaire de l’axe fonctionnel des JCV.

Résultats : les données cinématiques ainsi qu’une représentation anatomique du mouvement ont été obtenues bilatéralement pour les JCV des sept premières paires de côtes. L’étude de l’axe hélicoïdal moyen montre des orientations variables selon le niveau considéré.

Interprétation : cette étude présente une méthode originale d’analyse cinématique de la jonction costo-vertébrale en y ajoutant une représentation anatomique du mouvement ainsi que de l’axe fonctionnel. Une analyse sur un échantillon plus large est indispensable pour renforcer la pertinence de ces résultats préliminaires avant d’investiguer l’influence de différentes conditions cliniques sur la biomécanique du thorax.

Mots-clés: cinématique costo-vertébrale, axe hélicoïdal moyen, modélisation du thorax, biomécanique cage thoracique, axe fonctionnel

Benoît Beyer 1, 2,* Feipel V, Rooze M, Van Sint Jan S, Dugailly PM. In Vivo spinal and costo-spinal kinematics in the respiratory mechanism: A preliminary study on Helical Axis and dynamic 3D anatomical Model. La Revue de l’Ostéopathie. 2013;10:29-35.

Abstract

Background: Costovertebral joint complex (CVJ) is reported to be mechanically involved as much in respiratory function as in thoracic spine stability. Thorax functional mechanism has been studied principally toward understanding physiological relationships between thoracic musculoskeletal movements and lungs gaseous exchanges. A couple of in vitro studies gave data on CVJ biomechanics and kinematics features. To this day, there is a real lack of in vivo data in standard physiological conditions and clinical situations.

Methods: We realized series of TDM acquisitions, at three different lung volumes (Total Lung Capacity (TLC), Mean Inspiratory Capacity (MIC) and Functional Residual Capacity (FRC)). Ranges of motion were obtained using OVP method (Orientation Vector Position). The Mean Helical Axis (MHA) method was used to calculate and visualize functional axis of each CVJ.

Results: This preliminary study presents a consistent method for kinematic analysis of the CVJ using a 3D anatomical model of the movement and of the functional axis. A study on a larger scale is needed to reinforce the relevance of these results, before considering studies under normal and/or clinical conditions.

Discussion: We obtained bilateral kinematics data and an anatomical 3D model for the CJVof the first seven ribs. Study of the Mean Helical Axis shows various orientations depending on the studied level.

Keywords: costo-spinal kinematics, Mean Helical Axis, 3D thorax model, ribcage biomechanics, functional axis

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