Impression 3D d’une talonnette individualisée pour améliorer la douleur auto-déclarée de la fasciite plantaire
En conclusion, la talonnette individualisée s'est révélée être une méthode efficace pour le traitement du « plantar heel pain » (fasciite plantaire).
Introduction :
La talalgie (PHP), est un syndrome douloureux qui se produit autour de la face plantaire du calcanéum.
Bien que le terme lui-même puisse être vague, la douleur, décrite comme brûlante et lancinante, peut être très invalidante et impacter fortement la qualité de vie [2].
Cette condition atteint environ 2 millions d'Américains par an, tandis que les taux de prévalence au Royaume-Uni et en Australie sont respectivement de 4,6 et 17,4% [5–7]. Malgré sa forte prévalence, son étiologie réelle est mal comprise.
Les sportifs sont plus exposés mais le PHP a également été observé dans la population sédentaire [8-10].
Des études antérieures ont suggéré qu'il est probablement multifactoriel et lié à la fasciite plantaire, à l'épine calcanéenne, à l'apophysite calcanéenne, à la bursite, à l'exostose calcanéenne postérieure, aux ecchymoses locales, à la tendinopathie d'Achille et aux neuropathies d’enclavement [12, 13]. Le micro-traumatisme répétitif associé à une charge persistante causée par un stress excessif au niveau de la fixation calcanéenne du fascia plantaire s'est révélé être un facteur de risque majeur [14].
Les traitements initiaux comprennent le rembourrage, les contentions souples, les semelles orthopédiques, les anti-inflammatoires oraux, les injections locales de corticoïdes ou de toxines botuliques et la kinésithérapie [15-25].
Si les symptômes sont toujours présents dans l'année suivant le traitement conservateur, les patients doivent faire face à la ligne de traitement finale, le traitement chirurgical.
Cependant, le simple retrait de l'épine calcanéenne ne semble pas favoriser la réussite du traitement chirurgical dans la plupart des cas, c'est-à-dire que l'association de la fasciotomie plantaire et de la libération nerveuse semble nécessaire [30, 31].
L’orthèse est la méthode de rééducation la plus utilisée pour le traitement initial. Cependant, les matériaux utilisés sont généralement non individualisés, lourds et inconfortables à porter [35,36].
Afin de pallier aux inconvénients de l'orthèse traditionnelle, l’impression 3D, présente des avantages uniques en matière d'applications médicales. Il permet de fabriquer des objets complexes dans un large éventail de matériaux [37–42].
Sur la base de cette prémisse, les auteurs ont conçu et testé l'effet thérapeutique d’une cupule calcanéenne individualisée fabriquée en utilisant l'impression 3D. Les modèles numériques de talonnière permettant d’épouser étroitement la surface du pied et l’ont testés sur 16 participants souffrant de PHP.
En outre, le mécanisme fonctionnel de la cupule a été exploré par la méthode des éléments finis (FE).
Méthode :
-Evaluation clinique :L'analyse de la pression plantaire a été réalisée par un appareil d'analyse de marche (Zebris, Allemagne). Les contraintes plantaires lors de la marche et de la course, avec et sans cupule ont été évaluées.
Dans la présente étude, une échelle de type Likert, divisée en 10 niveaux a été utilisée (1 point = pas de douleur ; 10 points = douleur extrême), pour évaluer l'intensité de la douleur. Les sujets ont été invités à évaluer leur douleur lors de la visite initiale et après avoir porté les cupules 3D pendant 4 semaines.
Introduction :
La talalgie (PHP), est un syndrome douloureux qui se produit autour de la face plantaire du calcanéum.
Bien que le terme lui-même puisse être vague, la douleur, décrite comme brûlante et lancinante, peut être très invalidante et impacter fortement la qualité de vie [2].
Cette condition atteint environ 2 millions d'Américains par an, tandis que les taux de prévalence au Royaume-Uni et en Australie sont respectivement de 4,6 et 17,4% [5–7]. Malgré sa forte prévalence, son étiologie réelle est mal comprise.
Les sportifs sont plus exposés mais le PHP a également été observé dans la population sédentaire [8-10].
Des études antérieures ont suggéré qu'il est probablement multifactoriel et lié à la fasciite plantaire, à l'épine calcanéenne, à l'apophysite calcanéenne, à la bursite, à l'exostose calcanéenne postérieure, aux ecchymoses locales, à la tendinopathie d'Achille et aux neuropathies d’enclavement [12, 13]. Le micro-traumatisme répétitif associé à une charge persistante causée par un stress excessif au niveau de la fixation calcanéenne du fascia plantaire s'est révélé être un facteur de risque majeur [14].
Les traitements initiaux comprennent le rembourrage, les contentions souples, les semelles orthopédiques, les anti-inflammatoires oraux, les injections locales de corticoïdes ou de toxines botuliques et la kinésithérapie [15-25].
Si les symptômes sont toujours présents dans l'année suivant le traitement conservateur, les patients doivent faire face à la ligne de traitement finale, le traitement chirurgical.
Cependant, le simple retrait de l'épine calcanéenne ne semble pas favoriser la réussite du traitement chirurgical dans la plupart des cas, c'est-à-dire que l'association de la fasciotomie plantaire et de la libération nerveuse semble nécessaire [30, 31].
L’orthèse est la méthode de rééducation la plus utilisée pour le traitement initial. Cependant, les matériaux utilisés sont généralement non individualisés, lourds et inconfortables à porter [35,36].
Afin de pallier aux inconvénients de l'orthèse traditionnelle, l’impression 3D, présente des avantages uniques en matière d'applications médicales. Il permet de fabriquer des objets complexes dans un large éventail de matériaux [37–42].
Sur la base de cette prémisse, les auteurs ont conçu et testé l'effet thérapeutique d’une cupule calcanéenne individualisée fabriquée en utilisant l'impression 3D. Les modèles numériques de talonnière permettant d’épouser étroitement la surface du pied et l’ont testés sur 16 participants souffrant de PHP.
En outre, le mécanisme fonctionnel de la cupule a été exploré par la méthode des éléments finis (FE).
Méthode :
-Evaluation clinique :L'analyse de la pression plantaire a été réalisée par un appareil d'analyse de marche (Zebris, Allemagne). Les contraintes plantaires lors de la marche et de la course, avec et sans cupule ont été évaluées.
Dans la présente étude, une échelle de type Likert, divisée en 10 niveaux a été utilisée (1 point = pas de douleur ; 10 points = douleur extrême), pour évaluer l'intensité de la douleur. Les sujets ont été invités à évaluer leur douleur lors de la visite initiale et après avoir porté les cupules 3D pendant 4 semaines.
Résultats :
La contrainte plantaire mesurée par l'appareil d'analyse de la marche est illustrée à la Fig. 2. En bref, la charge sur le milieu du pied et sur l’arrière a diminué après le port de la cupule 3D. La force appliquée à l'avant-pied a augmenté pendant la marche et a diminué pendant la course après avoir porté la cupule.
Après 4 semaines, tous les participants ont signalé une diminution significative de la douleur. Seulement 2 d’entre eux ont rapporté une réduction minime. De plus, tous les participants ont rapporté un temps d’activité plus long avec les talonnettes. Le score de douleur était de 7,8125 ± 1,0468 à la visite initiale, diminuant à 3,125 ± 1,1475 après 4 semaines (Fig. 3a).
Les résultats de la simulation FE ont mis en évidence une diminution des contrainte lors de l’analyse au néphogramme de stress (Fig. 3 b) au niveau du calcanéum, du paquet adipeux, du fascia plantaire et de l'avant-pied (tableau 1). Outre la diminution de la charge, le taux de compression du paquet adipeux a également diminué de 49,4 à 28,7% ; les résultats de la simulation ont été présenté à la Fig. 4. De plus, l'angle de l'arche longitudinale médiale et latérale a également diminué (tableau 2).
La contrainte plantaire mesurée par l'appareil d'analyse de la marche est illustrée à la Fig. 2. En bref, la charge sur le milieu du pied et sur l’arrière a diminué après le port de la cupule 3D. La force appliquée à l'avant-pied a augmenté pendant la marche et a diminué pendant la course après avoir porté la cupule.
Après 4 semaines, tous les participants ont signalé une diminution significative de la douleur. Seulement 2 d’entre eux ont rapporté une réduction minime. De plus, tous les participants ont rapporté un temps d’activité plus long avec les talonnettes. Le score de douleur était de 7,8125 ± 1,0468 à la visite initiale, diminuant à 3,125 ± 1,1475 après 4 semaines (Fig. 3a).
Les résultats de la simulation FE ont mis en évidence une diminution des contrainte lors de l’analyse au néphogramme de stress (Fig. 3 b) au niveau du calcanéum, du paquet adipeux, du fascia plantaire et de l'avant-pied (tableau 1). Outre la diminution de la charge, le taux de compression du paquet adipeux a également diminué de 49,4 à 28,7% ; les résultats de la simulation ont été présenté à la Fig. 4. De plus, l'angle de l'arche longitudinale médiale et latérale a également diminué (tableau 2).
Discussion :
Les résultats de la présente étude ont démontré que la cupule individualisée pouvait modifier la dynamique du talon et améliorer de manière significative la douleur auto-déclarée.
Presque tous les participants ont signalé un soulagement.
Les anomalies biomécaniques et la surcharge mécanique pourraient conduire à une contrainte de traction excessive, responsable des fasciites plantaires [47]. De plus, pour résister à l’allongement de la voûte plantaire, les charges de traction du fascia plantaire augmentent lors de la phase d’appui [48]. Le fascia plantaire est très sensible aux blessures en cas de surcharge répétée, ce qui peut initier le développement de fasciites plantaires.L'analyse de la pression plantaire a montré que la charge au milieu du pied pendant la marche et la course diminuait également, ce qui signifiait que la charge directe provenant du fascia plantaire avait également été réduite.
Par rapport aux patients qui ne portaient pas de cupule, la variation d’angulation de l’arche plantaire longitudinale était plus petite avec le port de la talonnette. Réduisant le travail du fascia pour résister à l'effondrement de la voûte plantaire lors de la marche.
En plus d'affecter négativement le fascia par une tension accrue, les facteurs biomécaniques peuvent également perturber la dissipation d'énergie dans le talon, en particulier au niveau de son tissu adipeux dont la fonction élastique est très importante pour absorber les chocs [49]. Les micro-traumatismes répétitif entraînent une augmentation de l’inflammation, de l’œdème et de l’épaisseur du paquet adipeux. En raison de ces altérations, la rigidité ainsi que la capacité à atténuer les chocs diminuent.
La cupule en nylon pourrait absorber l'énergie et amortir les chocs grâce à un matériau de bonne qualité qui favorise l'élasticité et la rigidité. De cette manière, elle pourrait fournir un bon rôle de soutien au paquet adipeux.
La simulation FE a également soutenu cette hypothèse.
Comme représenté sur la figure 5, les contraintes supportées par la talonnette d'impression 3D sur les partie médiale et latérale étaient respectivement de 3,66793 ± 0,819 et 4,3176 ± 1,7533 MPa.
Contrairement à d'autres produits préfabriqués, qui ne pouvaient ni enrober ni soutenir le talon de manière efficace. Les cupules d’impression 3D pourraient parfaitement s’adapter à la courbe physiologique du patient, minimisant ainsi le degré de déformation des tissus mous. Pour vérifier cette hypothèse, les auteurs ont mis au point un modèle simplifié et l'ont analysé par simulation FE. Selon le néphogramme de stress illustré à la Fig. 6, la contrainte exercée sur les tissus mous diminuait avec l’utilisation de la talonnette d’impression 3D.
Le degré de déformation était inversement proportionnel à la résistance de la talonnette. Comme le montre la figure 6c, bien que le taux de compression et la contrainte des tissus mous soient plus petits, la cupulee est complètement écrasée avec un faible module de traction.
À mesure que la résistance de la cupule augmentait (Fig. 6e), le taux de compression augmentait de 22 à 35% (3,3 mm vs 5,2 mm), mais n’avait aucune influence sur la contrainte des tissus mous.
Les résultats de la présente étude ont démontré que la cupule individualisée pouvait modifier la dynamique du talon et améliorer de manière significative la douleur auto-déclarée.
Presque tous les participants ont signalé un soulagement.
Les anomalies biomécaniques et la surcharge mécanique pourraient conduire à une contrainte de traction excessive, responsable des fasciites plantaires [47]. De plus, pour résister à l’allongement de la voûte plantaire, les charges de traction du fascia plantaire augmentent lors de la phase d’appui [48]. Le fascia plantaire est très sensible aux blessures en cas de surcharge répétée, ce qui peut initier le développement de fasciites plantaires.L'analyse de la pression plantaire a montré que la charge au milieu du pied pendant la marche et la course diminuait également, ce qui signifiait que la charge directe provenant du fascia plantaire avait également été réduite.
Par rapport aux patients qui ne portaient pas de cupule, la variation d’angulation de l’arche plantaire longitudinale était plus petite avec le port de la talonnette. Réduisant le travail du fascia pour résister à l'effondrement de la voûte plantaire lors de la marche.
En plus d'affecter négativement le fascia par une tension accrue, les facteurs biomécaniques peuvent également perturber la dissipation d'énergie dans le talon, en particulier au niveau de son tissu adipeux dont la fonction élastique est très importante pour absorber les chocs [49]. Les micro-traumatismes répétitif entraînent une augmentation de l’inflammation, de l’œdème et de l’épaisseur du paquet adipeux. En raison de ces altérations, la rigidité ainsi que la capacité à atténuer les chocs diminuent.
La cupule en nylon pourrait absorber l'énergie et amortir les chocs grâce à un matériau de bonne qualité qui favorise l'élasticité et la rigidité. De cette manière, elle pourrait fournir un bon rôle de soutien au paquet adipeux.
La simulation FE a également soutenu cette hypothèse.
Comme représenté sur la figure 5, les contraintes supportées par la talonnette d'impression 3D sur les partie médiale et latérale étaient respectivement de 3,66793 ± 0,819 et 4,3176 ± 1,7533 MPa.
Contrairement à d'autres produits préfabriqués, qui ne pouvaient ni enrober ni soutenir le talon de manière efficace. Les cupules d’impression 3D pourraient parfaitement s’adapter à la courbe physiologique du patient, minimisant ainsi le degré de déformation des tissus mous. Pour vérifier cette hypothèse, les auteurs ont mis au point un modèle simplifié et l'ont analysé par simulation FE. Selon le néphogramme de stress illustré à la Fig. 6, la contrainte exercée sur les tissus mous diminuait avec l’utilisation de la talonnette d’impression 3D.
Le degré de déformation était inversement proportionnel à la résistance de la talonnette. Comme le montre la figure 6c, bien que le taux de compression et la contrainte des tissus mous soient plus petits, la cupulee est complètement écrasée avec un faible module de traction.
À mesure que la résistance de la cupule augmentait (Fig. 6e), le taux de compression augmentait de 22 à 35% (3,3 mm vs 5,2 mm), mais n’avait aucune influence sur la contrainte des tissus mous.
Dans une étude précédente réalisée par les mêmes auteurs, le nylon à la fois résistant et confortable était le matériau le plus approprié pour la fabrication de la cupule 3D. De plus, le nylon présente un coût abordable et un délai de fabrication court (5 heures).
Conclusion :
Dans cette étude, pour vérifier l’efficacité de cupules d’impression 3D, une expérience in vivo a été menée en utilisant un système d'analyse de marche pour mesurer la pression plantaire, tandis que l'effet thérapeutique clinique a été évalué chez certains participants.
De plus, une simulation FE a été introduite pour explorer son mécanisme.
En conclusion, la talonnette individualisée s'est révélée être une méthode efficace pour le traitement de la PHP.
Article de référence :
Li, L., Yang, L., Yu, F., Shi, J., Zhu, L., Yang, X., ... & Jiang, Q. (2018). 3D printing individualized heel cup for improving the self-reported pain of plantar fasciitis. Journal of translational medicine, 16(1), 167.
Références :
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3. McPoil TG, Martin RL, Cornwall MW, Wukich DK, Irrgang JJ, Godges JJ. Heel pain–plantar fasciitis: clinical practice guidelines linked to the international classification of function, disability, and health from the orthopaedic section of the American Physical Therapy Association. J Orthop Sports Phys Ther. 2008;38(4):A1–18.
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Conclusion :
Dans cette étude, pour vérifier l’efficacité de cupules d’impression 3D, une expérience in vivo a été menée en utilisant un système d'analyse de marche pour mesurer la pression plantaire, tandis que l'effet thérapeutique clinique a été évalué chez certains participants.
De plus, une simulation FE a été introduite pour explorer son mécanisme.
En conclusion, la talonnette individualisée s'est révélée être une méthode efficace pour le traitement de la PHP.
Article de référence :
Li, L., Yang, L., Yu, F., Shi, J., Zhu, L., Yang, X., ... & Jiang, Q. (2018). 3D printing individualized heel cup for improving the self-reported pain of plantar fasciitis. Journal of translational medicine, 16(1), 167.
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