Plusieurs études ont démontré la relation entre les douleurs fémoropatellaires et l’insatisfaction du patient après implantation d’une prothèse totale de genou (PTG). Peu de simulations numériques en éléments finis permettent une évaluation fémoropatellaire tout au long de la flexion. Le but de cette étude était de valider un nouveau modèle numérique piloté en forces et moments et analysant les efforts fémoropatellaires après PTG lors d’un squat.

Notre simulation numérique d’un squat par une modélisation pilotée en efforts et moments est comparable aux données expérimentales et numériques de la littérature.

Nous avons développé une modélisation du membre inférieur en éléments finis avec implantation d’une PTG postéro-stabilisée à plateau fixe. Afin de simuler les conditions mécaniques d’un squat en appui bipodal, une force imposée de 130N était appliquée au centre du genou prothétique. Les efforts appliqués au tendon quadricipital, les pressions de contact et les contraintes de Von Mises observés sur l’implant patellaire, les efforts et leur répartition sur l’insert tibial, ainsi que la mise en contact du système plot-came étaient évalués jusqu’à 100° de flexion.

Les efforts appliqués au tendon quadricipital augmentaient au cours de la flexion jusqu’à 6 fois la force imposée. Les contraintes Von Mises à la surface de l’implant patellaire augmentaient jusqu’à 16MPa à 100° de flexion. Les efforts de contact fémorotibial augmentaient pour atteindre 415N en médial et 339N en latéral, avec une répartition sur l’insert tibial de 64 % en médial versus 36 % en latéral. L’angle de flexion correspondant au début du contact du système plot-came était de l’ordre de 70°.

Dans notre simulation, les efforts de contact fémorotibiaux et fémoropatellaire, leur répartition entre compartiment médial et latéral, ainsi que la mise en contact du système plot-came étaient compatibles avec de nombreux travaux publiés. Ces résultats de validation suggèrent que la simulation d’un squat peut être pilotée en efforts et moments afin de reproduire facilement les conditions passives retrouvées lors de la flexion d’un genou prothétique, sans intégration de données cinématiques expérimentales au préalable.

Cette étude représente une première étape de validation des comportements mécaniques fémorotibial et fémoropatellaire issus de cette simulation numérique de squat, pilotée en efforts et moments, après implantation d’une prothèse totale de genou postéro-stabilisée. Ce modèle permettrait une meilleure compréhension des efforts fémoropatellaires en rapport avec les différentes techniques d’implantation prothétique.

Niveau de Preuve: IV ; Etude biomécanique numérique.