F. Caillet a, *, P. Mertens b, S. Rabaséda c, D. Boisson a. Article original. Résumé

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1 Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) Article original Intérêt de l analyse tridimensionnelle de la marche, dans la prise en charge du pied spastique Three dimensional gait analysis and controling spastic foot on stroke patients F. Caillet a, *, P. Mertens b, S. Rabaséda c, D. Boisson a b a Service de rééducation fonctionnelle, hôpital Henry Gabrielle, 69230, Saint-Genis-Laval, France Service de neurochirurgie A, Pr Sindou, hôpital neurologique et neurochirurgical Pierre Wertheimer, Lyon, France c Laboratoire Éric, université Lyon II, Bron, France Accepté le 30 septembre 2002 Résumé Objectifs. L objectif de ce travail est d évaluer l intérêt de l analyse tridimensionnelle du mouvement pour contrôler deux types de prise en charge thérapeutique du pied spastique du patient hémiplégique : la marche avec une orthèse releveur et la marche après neurotomie tibiale sélective, sans utiliser l examen visuel. Méthode. Après examen clinique, les deux situations de marche à vitesse spontanée ont été enregistrées par un système optocinétique tridimensionnel d analyse du mouvement (Vicon-Oxford Metrics) : dix patients ont été enregistrés à la marche pieds nus puis appareillés avec une orthèse ; neufs patients ont été enregistrés pieds nus avant une intervention de neurotomie tibiale sélective puis six mois après. Les données cinématiques ont été étudiées dans le plan sagittal. L activité musculaire a été recueillie par électrodes de surface disposées sur le membre inférieur hémiplégique. Une échelle visuelle analogique (EVA) a été utilisée par le patient pour auto-évaluer sa gêne à la marche dans les différentes situations de marche. Résultats. Dans le groupe «orthèse», la spasticité moyenne de la loge postérieure de la jambe était à 2,5 sur l échelle d Ashworth. La gêne ressentie diminuait significativement sur l EVA de 4,25 à 1,16 lors de la marche avec orthèse. La vitesse de marche augmentait significativement de 0,42 m/s à 0,59 m/s. L orthèse corrigeait l équin de la phase oscillante et contrôlait l équin et le récurvatum de la phase d appui. L antéversion du bassin diminuait et l extension de hanche augmentait pendant l appui lors de la marche avec orthèse. Dans le groupe «neurotomie», la spasticité moyenne de la loge postérieure de la jambe était de à 3,4 sur l échelle d Ashworth et à0à6moisaprès la neurotomie. La gêne ressentie diminuait significativement sur l EVA de 5,97 avant neurotomie à 3,6 après neurotomie. La vitesse de marche passait de 0,51 m/s à 0,54 m/s. La flexion dorsale du pied à l appui devenait possible pour 5 patients, une motricité résiduelle devenait efficace pendant la phase oscillante pour 2 patients. Enfin pour 5 patients, l hyperextension du genou disparaissait pendant l appui. Conclusion. L analyse tridimensionnelle permet de déterminer les troubles de la marche du patient hémiplégique et d évaluer le niveau de correction de l orthèse et de la neurotomie tibiale dans les différentes phases du cycle de marche. Elle précise le retentissement au niveau des articulations sus-jacentes Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés. Abstract Introduction. The purpose of this work is to assess the interest of three dimensional gait analysis in measuring the effect of orthesis and of selective tibial neurotomy without visual analysis. Method. After clinical examination, gait in the two groups was recorded by a three dimensional motion system (Vicon-Oxford Metrics) with free velocity. The gait of ten stroke patients was compared bare-foot and with ankle-foot orthesis. The gait of nine stroke patients was * Auteur correspondant. Adresse (F. Caillet) Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés. DOI: /S (03)

2 120 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) compared bare-foot before and six month after selective tibial neurotomy. Kinematics data were studied in the sagittal plane, and muscular electrical activity was detected on the affected side by a ten-channel telemetry system using surface electrodes. An analogic visual scale ( EVA) was used by the patient, to assess discomfort during walking. Results. In the orthesis group, calf spasticity was 2.5 on the Ashworth scale. With ankle-foot orthesis, the walking discomfort on EVA was significantly reduced from 4.25 to Gait speed increased significativelly at 0.42 m s 1 to 0.59 m s 1. In swing phase, equinus disappeared. In stance phase equinus and recurvatum were controlled, anterior pelvic tilt decreased and hip extension increased. In the neurotomy group, 6 months after the tibial neurotomy, calf spasticity decreased from 3.4 to 0. The walking discomfort on EVA, was significantly reduced from 5.97 to 3.6. Gait speed increased from 0.51 m s 1 to 0.54 m s 1. Ankle dorsiflexion on the affected side, was possible during stance for five patients and residual motricity was released during swing phase for two patients. Stance knee recurvatum was corrected in five patients. Conclusion. Three dimensional analysis specifies the functional gait disability in stroke patients. It specifies the degree of correction provided by orthesis or tibial neurotomy in the various gait cycle phases and the impact on the superior joints Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. All rights reserved. Mots clés :Marche tridimensionnelle ; Hémiplégie ; Pied spastique ; Orthèse ; Neurotomie tibiale Keywords: Three dimensional gait; Stroke patients; Spastic foot; Orthesis; Tibial neurotomy 1. Introduction L analyse tridimensionnelle [6] permet d explorer la marche et d apporter une documentation précise en complément de l observation clinique. L objectif de ce travail est d évaluer son intérêt pour analyser deux types de prises en charge du pied spastique : soit par une orthèse releveur, soit par neurotomie tibiale. La prise en charge spécifique du pied spastique, s inscrit dans le cadre de la rééducation sensori-motrice globale chez le patient hémiplégique. Elle est dans tous les cas adaptée à l évolution fonctionnelle du patient : si la position de ce pied est préjudiciable à la marche, par troubles neuro-orthopédiques, une orthèse releveur est confectionnée [5], si l hypertonie spastique des muscles de la loge postérieure de la jambe devient très invalidante, une neurotomie sélective micro-chirurgicale du nerf tibial [9,15] peut être proposée au patient dès la stabilisation de la spasticité, à plus d un an d évolution ou plus précocement si des désordres orthopédiques apparaissent malgré les thérapeutiques médicales. Ces deux situations de marche corrigée soit par orthèse, soit par neurotomie, ont été enregistrées par système tridimensionnel sur 2 populations distinctes de sujets hémiplégiques. L analyse tridimensionnelle permet-elle de déterminer et d expliquer les modifications de la marche induites par différentes thérapeutiques chez des sujets hémiplégiques? Est-il possible d apprécier ce qui est à rattacher à la spasticité et/ou déficit moteur? Peut-on justifier la complémentarité de ces deux prises en charge pour certains patients par cette analyse? 2. Méthode Deux situations de marche ont été enregistrées au laboratoire d analyse du mouvement chez 2 groupes de patients Tableau 1 Échelle d Ashworth modifiée Score Description 0 pas d augmentation du tonus musculaire 1 légère augmentation du tonus musculaire, avec un arrêt ouune résistance minime en fin de mouvement 1+ légère augmentation du tonus musculaire, avec un arrêt ouune résistance minime, sur une amplitude inférieure à la moitié de l amplitude articulaire 2 augmentation marquée du tonus musculaire durant tout le mouvement, celui-ci restant malgré tout facile à réaliser 3 augmentation considérable du tonus musculaire, mouvement passif difficile 4 rigidité en flexion ou en extension hémiplégiques capables de marcher pieds nus. Dans le premier groupe, la marche pieds nus a été comparée à la marche avec orthèse. Dans le deuxième groupe, la marche pieds nus a été comparée avant la neurotomie tibiale et six mois après. Le premier groupe était constitué par les 10 premiers patients volontaires, reçus à la consultation d appareillage de l hôpital Henry Gabrielle. Le deuxième groupe a concerné tous les patients opérés d une neurotomie tibiale sur une période de 18 mois. Dans les 2 groupes, l hémiplégie était ancienne (supérieure à 2 ans d évolution) et les patients étaient capables de marcher pieds nus. Tous les patients ont été interrogés par le même médecin sur leurs difficultés à se déplacer, leur sensation d insécurité subjective à la marche et leurs difficultés de chaussage. Chaque patient a auto-apprécié sa gêne à la marche sur une échelle visuelle analogique (EVA) inspirée des échelles de la douleur. Celle-ci était étalonnée de 1 (aucune gêne) à 10 (gêne extrême). Les amplitudes articulaires passives du membre inférieur spastique et la motricité résiduelle ont été testées sur le patient au repos, en décubitus dorsal. L hypertonie des muscles de la jambe a été testée selon l échelle d Ashworth modifiée (Tableau 1) [4]. Les

3 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) lésions cutanées sur le pied spastique ont été recherchées systématiquement Le système d analyse tridimensionnelle de la marche Il est composé d un système vidéogrammamétrique type VICON 370 avec 5 caméras CCD à 50 Hz fonctionnant en lumière infrarouge et d un système électromyographique synchrone à dix canaux enregistrant à 1000 Hz. Un volume de calibration de 1 m 4m 1,4 m est préétabli pour la marche. L erreur de mesure des caméras était vérifiée avant chaque enregistrement, elle devait être inférieure à 1,5 mm. Chaque sujet était équipé de 13 marqueurs rétroréfléchissants de 2,5 cm de diamètre, collés sur la peau en regard de repères anatomiques constants. Les électrodes de surface étaient disposées sur la partie la plus saillante des muscles superficiels de la cuisse et de la jambe et dans l alignement des fibres musculaires selon la cartographie de Basmadjan [2] et ceci après nettoyage de la peau à l alcool. Au niveau de la cuisse, le rectus femoris, levastus medial et lateralis, les ischio-jambiers médiaux et latéraux et au niveau de la jambe, les gastrocnemius latéral et médial,lesoleus et le tibialis anterior étaient enregistrés. Quatre contacteurs étaient collés sous la plante du pied (talon, tête du 5 e métatarsien, tête du premier métatarsien, pulpe de la dernière phalange du premier orteil). Ils séparaient les phases d appui des phases d oscillation. Ainsi équipés, les sujets se déplaçaient pieds nus sur une piste d environ 10 m de long au sein du laboratoire de marche. Seuls les pas effectués dans le volume de calibration étaient retenus pour l analyse de la marche. La marche devait être spontanée et naturelle, ce qui était obtenu après quelques essais. Cette épreuve était répétée avec l orthèse de jambe, le sujet était alors enregistré après une période d adaptation. Dans le deuxième groupe «neurotomie», les sujets étaient réexaminés et réenregistrés 6 mois après l intervention chirurgicale. Si la canne était nécessaire à la marche, tous les enregistrements de la marche étaient faits avec la canne L orthèse releveur (Fig. 1) Elle était de type «Saint-Genis» composée: d un mono-mât interne en fibre de carbone, sur lequel était fixée une bride sus-malléolaire, en cuir, réalisant un rappel correctif du varus et à la partie haute, une embrase supérieure et postérieure, avec fermeture par bande textile auto-agrippante ; d une semelle carbone dont la cambrure respectait l arche interne du pied. Le découpage antérieur de la semelle évidait la tête du premier métartasien et prenait appui sous la tête du 5 e métartasien, afin de lutter contre la supination de l avant pied. L ensemble de la semelle était garni de cuir et servait de guide pour le chaussage ; d une oreille interne qui prolongeait la semelle vers le haut et comportait une butée fixe, placée en fonction des possibilités de correction du pied et du genou ; Fig. 1. Orthèse releveur monomontant type «Saint Genis» en fibres composites ( pour pied gauche avec mât interne). à sa partie inférieure était fixée la charnière d articulation du montant, à la limite antérieure du talon, orientée d avant en arrière et de l intérieur vers l extérieur d une dizaine de degrés. Son poids était de 370 à 430 g. Cette orthèse était réalisée sur moulage de la jambe. Elle autorisait sur un pied souple, une flexion dorsale de 20 et n autorisait aucune flexion plantaire La neurotomie sélective micro-chirurgicale Par abord poplité, la technique [14] consistait à interrompre partiellement sous microscope opératoire les branches du nerf tibial correspondant aux muscles dont la spasticité était considérée comme néfaste, c est-à-dire selon le cas : les nerfs du muscle soleus et des muscles gastrocnemius latéral et médial en cas d équinisme et de clonus de la cheville, du muscle tibialis posterior en cas de varus et des muscles flexor digitorum longus brevis et hallucis en cas de griffe tonique des orteils. Après repérage par électrostimulation peropératoire de chacune des branches musculaires motrices du nerf tibial, les nerfs sélectionnés étaient sectionnés partiellement de deux tiers à trois cinquième suivant le programme défini en préopératoire et les constatations des ré-

4 122 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) ponses motrices à la stimulation électrique bipolaire peropératoire. Le patient était levé avec appui autorisé, sans contention plâtrée, dès le lendemain de l intervention L analyse des données Elle comprenait la description clinique des deux populations de sujets hémiplégiques, les données de l interrogatoire avec la notion de sécurité àla marche, la notion de confort dans la chaussure avec ou non présence de lésions cutanées, les circonstances d utilisation de la canne et les modifications de l indice d auto-évaluation de gêne à la marche. La cinématique du bassin et des membres inférieurs était appréciée à travers les données du logiciel standardisé graphique et numérique «VCM» (Vicon Clinical Manager) et comparée en utilisant le test non paramétrique de Wilcoxon. Le bassin, la hanche, le genou et la cheville étaient analysés dans le plan sagittal uniquement et sur une courbe moyennée de 8 à 9 cycles de marche par côté. L activité électrique musculaire était évaluée à partir du signal redressé et moyenné sur plusieurs cycles de marche et sur les 9 groupes musculaires superficiels. Sur ce signal RMS (root mean square = valeur efficace du signal), seule la chronologie et la durée des phases d activité étaient comparées, par rapport à un cycle de marche normalisé et décrit chez le sujet sain, par Arsenault, Basmadjan, Hyman, Ounpuu [1,2,7,11]. Les paramètres cinétiques de la marche (la vitesse de marche, le temps du cycle de marche et les différentes proportions des temps d appui et de phase oscillante) étaient comparés dans chacune des situations de marche en utilisant le test de Student. Les amplitudes articulaires passives de la cheville étaient comparées dans chacune des situations de marche en utilisant le test de Student. 3. Résultats 3.1. Groupe de patients «avec et sans orthèse» La population étudiée était composée de 5 hommes et 5 femmes, âgés de22à 65 ans avec une moyenne d âge de 45 ans. Cinq sujets avaient une hémiplégie droite et les 5 autres avaient une hémiplégie gauche. L accident vasculaire cérébral datait de 3 ans et demi en moyenne (variant de 1 an à 19 ans). Tous les patients utilisaient une canne lorsqu ils marchaient sans orthèse. Les caractéristiques cliniques sont reportées dans les Tableaux 2, 3 et 4. Les dix sujets reconnaissaient avoir amélioré leurs performances à la marche grâce à l orthèse. Tous notaient une disparition de cette sensation d insécurité décrite lors de l appui. Ils se sentaient libérés de la contrainte du contrôle volontaire et conscient, du pied et du genou. Le pied n accrochait plus au passage du pas. Ils appréciaient toute la légèreté de l orthèse en carbone. En revanche, tous reprochaient à cet appareillage son encombrement à l intérieur de la chaussure Tableau 2 Caractéristiques cliniques (motricité résiduelle du membre inférieur hémiparétique) des groupes étudiés motricité volontaire des fléchisseurs dorsaux du pied motricité syncinétique en flexion réalisée dans les amplitudes totales des articulations du membre inférieur motricité syncinétique en flexion réalisée dans les amplitudes partiellesdes articulations du membre inférieur motricité syncinétique en extension dans les amplitudes totales des articulationsdu membre inférieur motricité syncinétique en extension dans les amplitudes partiellesdes articulations du membre inférieur Groupe «orthèse» (nombre de sujets sur 10) Groupe «neurotomie» (nombre de sujets sur 9) Tableau 3 Caractéristiques cliniques (hypertonie spastique du triceps sural) des groupes étudiés Échelle d Ashworth Groupe «orthèse» (nombre de sujets) Groupe «neurotomie» (nombre de sujets) Total 10 9 Tableau 4 Amplitudes articulaires passives de la cheville et du genou du membre inférieur hémiparétique Groupe «orthèse» (nombre de sujets sur 10) Groupe «neurotomie» (nombre de sujets sur 9) avant neurotomie après neurotomie Récurvatum passif > ou = à Flexion dorsale de cheville possible, genou tendu Flexion dorsale de cheville possible, genou fléchi Équin passif > ou = à 10, genou tendu Équin passif > ou = à 10, genou fléchi Varus calcanéen > ou = à

5 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) Tableau 5 Paramètres spatio-temporels de la marche dans les deux groupes. Groupe «orthèse» (10 sujets) Groupe «neurotomie» ( 8 sujets) sans orthèse avec orthèse avant neurotomie après neurotomie vitesse de marche (m s 1 ) 0,42 0,59* 0,51 0,54 0,15 à 0,81 0,31 à 0,95 0,24 à 0,93 0,28 à 0,94 cadence (cycle/s) 63 74* à à à à 102 temps du cycle (s) 2 1,6* 1,74 1,67 1,16 à 2,81 1,2 à 2,35 1,18 à 2,74 1,16 à 2,45 longueur de phase oscillante (m) 0,73 0,92* 0,75 0,8 0,36 à 1,11 0,63 à 1,25 0,4 à 1,11 0,56 à 1,12 indique une différence significative ; nombres en italiques sont les minimums et les maximums de ville (lié àla hauteur de la charnière sous le pied et à l oreille interne). Un laçage serré de la chaussure était recommandé et peu de chaussures du commerce existaient avec un système de fermeture auto-agrippant. Une réduction significative de la gêne ressentie à la marche était constatée. En effet l indice moyen de gêne était de 4,25 à la marche pieds nus et de 1,16 lors de la marche avec orthèse. Ce résultat était significatif et représentait un gain de 3,09 points sur l EVA. L orthèse permettait à 5 patients de ne plus utiliser leur canne à leur domicile, soit 50 % des patients. L orthèse modifiait les paramètres cinétiques et spatiotemporels de marche chez tous les patients (Tableau 5). Ces paramètres sont rapportés au cycle de marche. La répartition en temps de ces différentes phases était modifiée par l orthèse. La Fig. 2 illustrait cette répartition. Le port de l orthèse à la marche augmentait la proportion du temps de l appui monopodal du côté hémiplégique et diminuait la proportion du temps du double appui de façon significative. La Fig. 3 représente la cinématique moyenne dans le plan sagittal d un groupe de 10 sujets de même âge (20 à 45 ans), de même morphotype et enregistrés dans les mêmes conditions dans notre laboratoire. Pour tous les patients, l orthèse modifiait le mouvement du membre inférieur dans le plan sagittal (Figs. 4 et 5). Au niveau du pied, elle permettait une attaque du pas portant avec le pied en position neutre, c est- Fig. 2. Répartition temporelle des différentes phases du cycle de marche, sans orthèse et avec orthèse. Fig. 3. Cinématique de la marche normale pieds-nus, dans le plan sagittal : moyenne des dix sujets témoins enregistrés dans laboratoire.

6 124 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) Fig. 4. Cinématique de la marche du patient hémiplégique «ortho-2» dans le plan sagittal ; le tracé gris représente la marche pieds-nus et le tracé noir représente la marche appareillée avec orthèse. Fig. 5. Cinématique de la marche du patient hémiplégique «ortho-9» dans le plan sagittal ; le tracé gris représente la marche pieds-nus et le tracé noir représente la marche appareillée avec orthèse. à-dire avec un angle entre la jambe et l axe du pied à 90. Elle faisait disparaître l équin de la phase oscillante. Au niveau du genou, elle diminuait l hyperextension dynamique pendant l appui. Au niveau de la hanche, elle améliorait l extension de hanche. Au niveau du bassin, elle diminuait l antéversion du bassin lors du cycle de marche. Chez les patients hémiplégiques, les durées d activités musculaires étaient prolongées pendant tout le cycle de marche par rapport aux données EMG des sujets sains [1,2,6,11]). À la jambe, le triceps sural était anormalement actif lors de l attaque du pas et présentait une activité anormale en fin de phase oscillante pour six patients, (chez le sujet sain, le soleus et les gastrocnemius sont actifs pendant l appui monopodal uniquement, c est-à-dire en dehors des phases de double appui). À la cuisse, il existait lors de l appui une co-activité prolongée des muscles extenseurs et fléchisseurs de genou. Le rectus femoris présentait une activité anormale pendant l appui monopodal pour sept patients. Il présentait aussi une activité anormale pendant la phase oscillante pour 3 patients (chez le sujet sain, le rectus femoris est actif pendant le premier double appui, lors du passage de la phase d appui à la phase oscillante et en fin de phase oscillante. Les vastus prolongent leur activité pendant la première partie de l appui monopodal et sont actifs en finde phase oscillante. Les muscles ischio-jambiers sont actifs pendant le premier double appui et en fin de phase oscillante). Le Tableau 6 donne les temps d activité des différents muscles de la jambe dans les deux situations de marche «avec et sans orthèse».l orthèse (Figs. 6 et 7) n empêchait pas une activitéélectrique dans les muscles releveurs du pied sauf pour 2 patients. Elle faisait apparaître une activité du triceps sural pendant la phase oscillante pour un patient. Elle ne modifiait pas les temps d activités des muscles de la cuisse.

7 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) Tableau 6 Activité musculaire électrique de la jambe, à la marche Groupe «orthèse» (nombre de sujets sur Groupe «neurotomie» (nombre de sujets sur 8) 10) sans orthèse avec orthèse avant neurotomie après neurotomie Triceps sural pic d activité,début d appui activité pendant appui activité phase oscillante activitéfin phase oscillante Loge musculaire antéro-externe pic d activité,début d appui activité pendant appui activité phase oscillante Groupe de patients «avant et après neurotomie» La population étudiée était composée de 9 patients, 4 hommes et 5 femmes, âgésde25à 69 ans, avec une moyenne d âge de 47 ans. Six patients avaient une hémiplégie droite et 3 patients avaient une hémiplégie gauche. L accident vasculaire cérébral datait de 6 ans et demi en moyenne (extrême de 3 ans et 15 ans). Trois patients utilisaient quotidiennement une orthèse releveur type «Saint-Genis» et une canne simple. Deux patients marchaient avec une canne simple sans orthèse. Une patiente ne pouvait se déplacer qu au bras de son mari. Trois patients marchaient sans canne et sans orthèse. Trois patients se plaignaient de difficultés de chaussage. Deux décrivaient des douleurs articulaires de cheville à la marche. Quatre patients présentaient des lésions cutanées en regard de la base du 5 e métatarsien, sur les orteils et sur le bord externe du talon. Les caractéristiques cliniques sont reportées dans les Tableaux 2, 3 et 4. La neurotomie faisait disparaître complètement l hypertonie spastique dans la loge postérieure de la jambe, facilitait le chaussage chez les trois patients s en plaignant. Les douleurs de la cheville, présentes chez deux patients, ont disparu et une guérison totale des lésions cutanées étaient observée. L expression de la motricité résiduelle en décubitus dorsal n était pas modifiée, sauf dans le cas du sujet «neuro-9» où la flexion dorsale de la cheville devenait normale lors de l examen en décubitus. En revanche, une hypoesthésie est apparue dans le territoire cutané du nerf tibial chez 3 patients et persistait au 6 e mois. Il s agissait d une aggravation d une hypersensibilité préexistante chez un patient (sujet «neuro- 1») et d une hypoesthésie sans gêne chez les deux autres patients, dans la région du talon et du bord externe du pied (sujets «neuro-4»«neuro-5»). Une seule patiente (sujet «neuro-1»)a présenté une détérioration du confort du pied à l appui avec apparition d un valgus et d un appui prédominant sur l ensemble du bord interne du pied. En dynamique, la gêne auto-évaluée lors de la marche diminuait de façon statistiquement significative, passant d une valeur moyenne de 5,97 à 3,6 ; ce qui représentait un gain de 2,37 points sur l EVA. La neurotomie permettait de ne plus utiliser la canne à l intérieur de leur domicile, pour les patients marchant uniquement avec une canne. La patiente qui marchait au bras de son mari a découvert la possibilité de marcher seule avec une canne. Une orthèse a été confectionnée pour un patient, il gardait un pied déficitaire antérieur à la neurotomie. La neurotomie modifiait ces paramètres cinétiques et spatiotemporels de marche chez tous les patients (Tableau 5). La répartition de durée de ces différentes phases était modifiée par la neurotomie (Fig. 8). La neurotomie augmentait la proportion du temps de l appui monopodal du côté hémiplégique et diminuait la proportion du temps du double appui. Dans ce groupe, un patient n était plus capable de marcher pieds nus lors de l enregistrement de la marche en préopératoire par aggravation rapide du varus spastique, alors que cette marche devint possible en postopératoire ; de ce fait il n a pas été comptabilisé pour les données dynamiques du groupe «neurotomie». La neurotomie (Figs. 9 et 10) modifiait aussi le mouvement du membre inférieur dans le plan sagittal. Au niveau du pied, elle augmentait l amplitude du pied en flexion dorsale pendant l appui pour 5 patients. Elle diminuait l amplitude de la flexion plantaire pendant la phase oscillante pour 4 patients. Au niveau du genou, elle corrigeait, en la diminuant, l hyperextension dynamique du genou dans la phase d appui chez 5 patients. En revanche ce type de chirurgie restait sans effet sur la mobilité du genou lors de la phase oscillante. Au niveau de la hanche, elle ne modifiait pas l amplitude du mouvement pour 4 patients, elle réduisait l amplitude d extension en find appui pour les 4 autres patients. Au niveau du bassin, elle réduisait l antéversion du bassin dans les deux phases du cycle pour 3 patients, elle augmentait fortement ce mouvement pour trois patients et faiblement pour 2 patients. Pour 4 patients, l augmentation de l antéversion du bassin s accompagnait d une diminution de l extension de hanche en fin d appui. La neurotomie faisait disparaître le pic anormal d activité musculaire du triceps sural en début d appui chez les 6

8 126 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) Fig. 6. Représentation de l activité musculaire du patient hémiplégique «ortho-2» ; le tracé gris représente la marche pieds-nus et le tracé noir représente la marche appareillée avec orthèse. patients et en fin de phase oscillante chez 4 patients (sujet «neuro-3, 5, 6, 9») (Fig. 11). Elle ne modifiait pas les durées d activité des autres groupes musculaires enregistrés. 4. Discussion L âge moyen des deux groupes de patients est comparable. Cependant les caractéristiques cliniques et la vitesse de marche sont différentes. Le groupe «orthèse» comprend des patients plutôt «déficitaires» avec une motricité faible. La marche sans orthèse est lente (0,42 m s 1 ) et se fait avec une canne. Le groupe «neurotomie» est plutôt «spastique» et moins «déficitaire» avec une marche plus rapide (0,51 m s 1 ), sans orthèse (6 patients) dont 3 patients sans canne. La vitesse de marche serait plus en rapport avec les possibilités motrices du sujet qu en rapport avec la spasticité.

9 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) Fig. 7. Représentation de l activité musculaire du patient hémiplégique «ortho-7» ; le tracé gris représente la marche pieds-nus et le tracé noir représente la marche appareillée avec orthèse. L analyse 3D apporte des éléments d évaluation de ces deux thérapeutiques et permet d explorer les améliorations produites au cours du cycle de marche et leur retentissement sur les articulations sus-jacentes, à la marche. L orthèse ne traite pas la spasticité, elle la contrôle à la fois pendant la phase d appui et pendant la phase oscillante ce qui se traduit par une augmentation de la proportion du temps d appui sur le membre hémiplégique et la diminution de la proportion du temps de double appui. Elle tend à remplacer la fonction des releveurs [8,21] ce qui pourrait s apprécier par la mesure de la vitesse de réalisation de la phase oscillante. Elle ne renforce pas systématiquement l hypertonie spastique pendant la phase d appui [13] et ne fait pas disparaître l activité musculaire des releveurs du pied sauf dans un cas : un sujet gardait un varus dynamique pendant la phase oscillante par hyperactivité du tibialis anterior [13]. L orthèse en corrigeant cette position a fait disparaître cette activité [21]. La flexion plantaire, bloquée par l orthèse, impose une attaque du pas portant par le talon, ce qui favorise l extension dynamique de hanche et la diminution du mouvement d antéver-

10 128 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) Fig. 8. Répartition temporelle des différentes phases du cycle de marche, avant neurotomie tibiale sélective et six mois après la neurochirurgie. Fig. 10. Cinématique de la marche du patient hémiplégique «neuro-4» dans le plan sagittal ; le tracé gris représente la marche pieds-nus avant neurotomie tibiale et le tracé noir représente la marche six mois après neurotomie tibiale. Fig. 9. Cinématique de la marche du patient hémiplégique «neuro-9» dans le plan sagittal ; le tracé gris représente la marche pieds-nus avant neurotomie tibiale et le tracé noir représente la marche six mois après neurotomie tibiale. sion du bassin chez tous les patients. La neurotomie tibiale traite la spasticité et n entraîne pas obligatoirement une attaque du pas portant par le talon. Le retentissement de cette intervention au niveau des articulations sus-jacentes n est pas constant, particulièrement au niveau de la hanche et du bassin. L efficacité de l orthèse sur les deux phases du cycle de la marche permet d expliquer le gain significatif en vitesse de marche de 0,42 à 0,59 m s 1. La marche du sujet hémiplégique est caractérisée par une asymétrie des temps d appui entre le côté sain, où la durée est augmentée etlecôté hémiplégique [3,10,12,16,17,20]. L orthèse et la neurotomie tibiale permettent de corriger cette asymétrie en augmentant la proportion du temps d appui sur le côté hémiplégique et en diminuant la proportion du temps de double appui. L instabilité de l appui est ainsi contrôlée par ces deux types de prises en charge.

11 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) Fig. 11. Représentation de l activité musculaire du patient hémiplégique «neuro-3» ; le tracé gris représente la marche pieds-nus avant neurotomie tibiale et le tracé noir représente la marche six mois après neurotomie tibiale. L analyse 3D du mouvement permet de répondre partiellement à la question : importance mutuelle de la spasticité et/ou du déficit moteur dans l installation du pied varus équin. L intérêt de cette exploration réside dans la visualisation du cycle de la marche séparant la phase d appui de la phase oscillante. La première phase est indispensable à l équilibre et à la stabilité et la seconde permet le déplacement sans accrochage du pied au sol. Pendant l appui et dans le plan sagittal, la réduction de l amplitude de flexion dorsale du pied est liée à l hypertonie

12 130 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) spastique du triceps sural, comme le confirme l EMG [18]. Le poids du sujet lors de l appui monopodal peut lutter contre la spasticité en faisant apparaître une flexion dorsale du pied inaccessible au seul examen clinique et mesuré sur la cinématique : il n y a pas de rétraction fixée comme le laisserait supposer l examen clinique. Dans certains cas, alors que le pied ne se laisse pas détendre sous l effet du poids du sujet, la neurotomie tibiale a permis d augmenter à 6 mois l amplitude de flexion dorsale du pied en passif [9] et à la marche, la rétraction n étant pas installéedefaçon définitive. La neurotomie améliore le confort à l appui, ce qui a été confirmé par les données de l interrogatoire et de l EVA. Les conflits cutanés et les douleurs disparaissent, la stabilité et l équilibre sont meilleurs, la sensation d insécurité disparaît. La canne est alors abandonnée à l intérieur du domicile. L analyse 3D confirme ces résultats en dynamique, les pics d activité du triceps sural ne sont plus enregistrés après neurotomie tibiale. L analyse 3D permet enfin de démontrer que la spasticité de la loge postérieure de la jambe entraîne une hyperextension dynamique du genou pendant cette phase. Dans certains cas, le traitement radical de la spasticité permet de réduire cette hyperextension dynamique de genou à la marche (Fig. 8) et d empêcher une détérioration articulaire à terme. Pendant la phase oscillante, si le pied est tombant, en rapport avec une motricité des releveurs trèsdéficitaire ou si le pied accroche le sol, il relève alors d une prise en charge par orthèse. Certains sujets compensent par une augmentation de la flexion de hanche et ne décrivent alors aucune gêne particulière à la marche. Cependant les amplitudes dynamiques de flexion plantaire sont très évocatrices du déficit moteur dans le plan sagittal. L EMG [12,19] permet de repérer une activité anormale du triceps sural pendant la phase oscillante en rapport avec une spasticité: cette spasticité va majorer l effet du déficit moteur. Après la neurotomie, les patients les moins déficitaires présentent une amélioration des possibilités de flexion dorsale pendant la phase oscillante (Figs. 7 et 8) lisible sur la cinématique. Il persiste néanmoins un équin déficitaire lors de la phase oscillante, moins gênant à la marche. L analyse 3D permet de confirmer que ces 2 prises en charge sont complémentaires. Trois patients ont gardé l orthèse après la neurotomie tibiale et une orthèse a été confectionnée en postopératoire pour un autre patient (Fig. 8). Dans ce dernier cas, l équin déficitaire de la phase oscillante restait gênant en ralentissant la marche et en imposant un contrôle conscient et constant du pied. L adaptation de l orthèse est devenue très facile après la neurotomie. Parfois malgré l appareillage qui posture le pied, la déformation évolue, l appareillage devient douloureux. Le varus équin est quelquefois si important qu il est impossible d adapter l appareillage à la marche. La neurotomie tibiale sélective devient indispensable. L analyse 3D présente plusieurs limites. Dès qu il y a un appareillage orthèse, prothèse, il s agit bien sûr d une marche chaussée. Dans cette étude, tous les patients marchant avec l orthèse, portaient des chaussures comparables tige basse et semelle plate. L effet du seul chaussage n a pas étéétudié. La mesure du varus du pied et l appréciation de la griffe des orteils ne sont pas réalisables. La résultante de la force de réaction du sol n est plus significative et ne peut être utilisée lorsque le sujet marche sur un plateau de force avec une canne. Par ailleurs un certain nombre de patients n ont pu marcher pieds nus qu après la neurotomie tibiale et aussi n ont pas pu bénéficier de l analyse 3D avant la chirurgie. C est le varus du pied qui limite les possibilités de marche. 5. Conclusion Sur ce faible nombre de patients, l analyse tridimensionnelle confirme que l orthèse et la neurotomie tibiale sont deux types de prise en charge du pied spastique qui améliorent la performance et le confort de la marche. L analyse tridimensionnelle précise au niveau ces deux phases du cycle de marche, l efficacité du type de prise en charge et permet d expliquer leur complémentarité. L analyse tridimensionnelle confirme l indication de l orthèse releveur type «Saint-Genis» en cas de pied varus équin avec motricité déficitaire à la marche. L orthèse stabilise l appui et permet le contrôle du pied pendant la phase oscillante. L attaque du pas portant se faisant avec le talon, favorise l extension dynamique de hanche en diminuant l antéversion du bassin. La vitesse de marche est ainsi plus rapide, la canne devient moins indispensable. L analyse tridimensionnelle permet d analyser l efficacité de la neurotomie tibiale qui en diminuant la spasticité de la loge postérieure de la jambe a un effet constant sur la phase d appui. L appui est stabilisé et le confort amélioré. La vitesse de déplacement augmente de manière non significative dans cette étude. L efficacité sur la phase oscillante dépend plus des possibilités motrices résiduelles du patient et de ses capacités d adaptation fonctionnelle que de la spasticité de la loge postérieure de la jambe. L analyse 3D donne ainsi des précisions sur l efficacité de la motricité du pied pendant la phase oscillante. Associé à l examen clinique et à l observation de la marche, l évaluation tridimensionnelle permet d obtenir des éléments objectifs pour discuter des approches les plus adéquates pour le contrôle du pied spastique par les différentes techniques médico-chirurgicales actuellement disponibles. Références [1] Arsenault B, Winter D, Eng P, Marteniuk R. 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13 F. Caillet et al. / Annales de réadaptation et de médecine physique 46 (2003) [4] Bohannon R, Smith MB. Interrater reliability of a modified Ashworth scale of muscles. Spasticity 1987;67(2): [5] Cherpin J, Girard R, Minaire P, Bourret J. Deux types d orthèses de marche de forme nouvelle pour hémiplégie et paraplégique. Ann Med Phys 1975;28: [6] Gage JR, Paul ST, Deluca PA, Renshaw TS. Gait Analysis: Principles and Applications. J Bone Joint Surg 1995;77A(10): [7] Hyman IC, Peat M, Winter D, Quanbury A, Hobson D, Eng P, et al. Electromyographic temporal analysis of gait: normal human locomotion. Arch Phys Med Rehab 1976;57:31 6. [8] Lehmann JF, Condon SM, Price R, Delateur BJ. Gait abnormalities in hemiplegia: their correction by ankle-foot orthoses. Arch Phys Med Rehab 1987;68: [9] Mertens P, Sindou M. Neurotomies for spasticity in the limbs. In: Sindou, Abbott, Keravel, editors. Springer-Verlag: Neurosurgery for spasticity p [10] Olney SJ, Griffin M, Mcbride I. Temporal, kinematic, and kinetic variables related to gait speed in subjects with hemiplegia: a regression approach. Phys Ther 1994;74: [11] Ounpuu S, Winter AD. Bilateral electromyographical analysis of the lower limbs during walking in normal adults. Electroenceph Clin Neurophysiol 1989;72: [12] Peat M, Dubo H, Winter D, Quanbury A, Steinke T, Grahame R. Electromyographic temporal analysis of gait: hemiplegic locomotion. Arch Phys Med 1979;57: [13] Perry J, Waters R, Perrin T. Electromyographic analysis of equinovarus following stroke. Clin Orthopaed and. Related Res 1978;131: [14] Sindou M, Mertens P. Selective neurotomy of the tibial nerve for treatment of the spastic foot. Neurosurgery 1988;23(6): [15] Sindou M, Abbott R, Keravel Y. Neurosurgery for spasticity: a multidisciplinary approach, In: Sindou M, Abbott R, Keravel: ed.springer- Verlag: Neurosurgery for spasticity, p [16] Wagenaar RC, Beek WJ. Hemiplegic gait: a kinematic analysis using walking speed as a basis. J Biomechanics 1992;25(9): [17] Wall JC, Turnbull GI. Gait asymmetries in residual hemiplegia. Arch Phys Med 1986;67: [18] Water R, Frazier J, Garland D, Jordan C, Perry J. Electromyographic gait analysis before and after operative treatment for hemiplegic equinus and equinovarus deformity. J Bone Joint Surg 1982;64(2): [19] Winter DA. Pathologic gait diagnosis with computer-averaged electromyographic profiles. Arch Phys Med Rehab 1984;65: [20] Winters T, Gage J, Kicks R. Gait patterns in spastic hemiplegia in children and young adults. J Bone Joint Surg 1987;69-A(3): [21] Yamamoto S, Miyazaki S, Kubota T. Quantification of the effect of the mechanical property of ankle foot orthoses on hemiplegic gait. Gait Posture 1993;1(1):27 34.

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