Aujourd'hui, en pratique clinique, l'évaluation fonctionnelle des patients souffrant de pathologies du pied et de la cheville se limite principalement à une approche subjective qui se base sur des questionnaires cliniques. Ceci est dû au fait que la plupart des analyses objectives de référence ne peuvent être conduites que dans des laboratoires de recherche en raison de la taille et du coût des équipements. Néanmoins, grâce au développement récent d'un système ambulatoire d'analyse de la marche qui se compose de capteurs inertiels 3D et de capteurs de pression embarqués, l'incorporation de l'analyse de la marche dans la pratique clinique est maintenant possible.
Le but de cette thèse est de montrer la capacité de ce système portable à étudier une pathologie spécifique du pied et de la cheville et présente un score d'évaluation quantitatif basé sur l'analyse de la marche.
L'arthrose de cheville terminale (AOA) a été sélectionnée car c'est une pathologie progressive et invalidante dont les traitements dépendent de la sévérité. Les chirurgies les plus fréquemment appliquées sont l'arthrodèse de cheville (AA), l'arthroplastie totale de cheville (TAR) et, dans des cas trop sévères ou des situations d'échec, l'arthrodèse calcanéo-talo-tibiale (TTCA). En général l'évaluation subjective montre que les résultats sont, somme toute, assez semblables quelle que soit la technique chirurgicale appliquée. Néanmoins, l'analyse objective de la marche montre que des différences significatives peuvent être observées et ce, pas seulement pour le pied malade ou opéré, mais aussi pour le pied opposé.
Le travail de thèse se base sur l'étude de 89 participants dont des sujets contrôles, des patients souffrant d'arthrose de cheville terminale, des patients après arthrodèse de cheville, prothèse de
cheville et arthrodèse TTCA. Les participants ont été évalués fonctionnellement en se basant sur des scores cliniques (AOFAS, FAAM et EQ-5D) ainsi que par analyse ambulatoire de la marche. Les analyses de marche ont été réalisées dans un espace ouvert permettant aux participants de marcher naturellement. Pour chaque participant on a examiné le côté affecté et le côté sain.
Dans le but de rendre le système d'analyse de la marche assez simple pour être utilisable en pratique cette thèse s'est basée sur l'analyse des composantes principales pour identifier les paramètres pertinents pour la clinique tout en maintenant l'information importante. Un modèle de marche prédictif a pu ensuite être développé qui puisse être utilisé comme un score pour analyser les patients et identifier des information qui ne sont pas détectables par l'analyse subjective habituelle.
La réduction du nombre de paramètres pertinents de 48 à 17 a montré sa cohérence avec le maintien d'une corrélation forte (>0.7) entre tous les groupes et le set complet de paramètres. Des scores paramétriques individuels ont ensuite pu être attribués et un score total a pu être calculé. Les scores finaux, qui montrent notamment la supériorité fonctionnelle de l'arthroplastie totale de cheville, suivie de la TTCA et de l'AA, s'alignent avec les résultats connus d'analyse de marche.
Ce travail de thèse est un pas important en direction d'une plus large utilisation de l'analyse de marche ambulatoire en pratique clinique. En effet, un système ambulatoire d'analyse de marche a été appliqué avec succès puis a servi au développement d'un score de marche à la fois précis et simplifié qui offre le potentiel d'utiliser l'analyse de la marche beaucoup plus facilement en pratique clinique et en recherche.
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Today's clinical practice for determining the functional status of patients presenting with foot and ankle pathologies and to assess the efficacy of their surgical treatment is mainly restricted to subjective functional assessment based on questionnaires. This is due to the current gold standard for objective assessment being restricted to research laboratories as a result of the size and cost of the equipment. However, with the recent development of a cost effective, portable, ambulatory gait analysis (AGA) system, which uses wearable 3-D inertial sensors and pressure insoles, the incorporation of an objective gait assessment as part of clinical practice is now a possibility.
The goal of the present thesis is to show the capability of such a system in reference to a selected foot and ankle pathology, and to introduce a quantitative functional gait based outcome score.
The selected pathology was end-stage ankle osteoarthrosis (AOA) because it is a progressive debilitating disease which can be addressed by various surgical treatments, depending on its severity. The most common treatments include ankle arthrodesis (AA) and total ankle replacement (TAR) and, failing that, tibiotalocalcaneal arthrodesis (TTCA). In general, subjective assessment finds the outcome of all surgeries to be fairly similar. However, objective gait assessment found that significant differences are to be seen, not only in a patients affected / operated side, but also the contra lateral unaffected / un-operated side.
The present work enrolled 89 participants, including healthy controls, end-stage AOA patients, AA patients, TAR patients and TTCA patients. The participants were examined using a functional assessment based on clinical scores (AOFAS, FAAM and EQ-5D) as well as an ambulatory gait
analysis system. Trials were performed in an open space to allow participants to walk naturally. Both sides, for each participant, were tested.
To simplify objective assessment for clinical practice, it was the aim to utilize the ambulatory system to establish clinically relevant gait parameters and to subsequently develop a predictive gait model which can be used as a score in assessing patients and identifying information missed by current subjective assessments. For the development of a simple, yet meaningful gait score for AOA and its surgical corrections, robust parameter reduction using principal component analysis was carried out to minimize the number of relevant parameters, whilst maintaining the majority of important information.
The resultant reduction to 17 out of 48 parameter set was consistent in showing strong correlation with the full parameter set across all groups (>0.7). Individual parameter scores were then given to each parameter based on an established outlier classification and a total gait score was calculated accordingly. Final scores align with all previous gait analyses with TAR patients receiving the highest scores, followed by TTCA, and AA each showing improvement over AOA patients.
The work presented here is an important step towards promoting the use of ambulatory gait analysis in clinical practice. Hence, a validated AGA system was successfully applied and developed to a simplified and accurate gait score which offers the potential to use AGA more easily in clinical practice and for research purposes.