Historique 

 

L’histoire de la scoliose est un peu comme l’histoire de la médecine et commence avec Hippocrate (460-377 av. J.-C.) qui, 400 ans avant Jésus-Christ, compila dans le «Corpus Hippocraticum» toute la science médicale des écoles de Cos et de Cnide. Toutes les déformations vertébrales sont regroupées sous le nom de Spina-luxata. L’association d’une gibbosité de la colonne vertébrale avec la tuberculose est bien décrite mais le mal de Pott n’est pas différencié des simples déviations telles que nous les connaissons aujourd’hui.   

 

Évolution des connaissances sur la scoliose 

Un squelette de la période néolithique (5000 av. J.-C.) a été mis au jour près de Heildelberg en Allemagne. C’est à Sparte qu’a été codifiée la première loi concernant les déformations de la colonne vertébrale. Quant aux autres déformations, un nouveau-né atteint de scoliose congénitale était abandonné sur les pentes du mont Taiget. A Rome, les lois de Romulus sont presque identiques, la décision étant prise par un conseil de famille composé d’hommes. Cependant, de nombreuses statues de bossus ont été retrouvées chez les Égyptiens, les Incas, les Grecs et les Romains, ce qui prouve une bonne intégration dans la société des déformations acquises. Dans la mythologie, le dieu Priape, fils de Dionisos et de Vénus, possède une gibbosité qui est associée à la fertilité et à la virilité masculine. Le fabuliste grec Esope (570 avant J.-C.) est représenté sur cette statue du musée Torlonia à Rome (Fig1.1).  

Fig 1.1 Esope et les civilisations précolombiennes

    Il s’agit de cyphoscolioses et non de lordoscolioses comme nous les voyons aujourd’hui en raison de la rareté de la poliomyélite et de la tuberculose. Claudius Galen, 200 ans avant Jésus-Christ, était un anatomiste qui a décrit les muscles de la colonne vertébrale et a inventé le terme scoliose (du mot grec pour tortueux). Il préconisait la gymnastique médicale et l’hydrothérapie. Soranus d’Ephèze distingue le rachitisme du spinaluxata mais la rareté de cette affection dans le bassin méditerranéen fait que c’est bien plus tard en Angleterre que cette étiologie sera à nouveau mentionnée. A la Renaissance, l’orthopédie compte deux chapitres essentiels ; le pied bot et la courbure de la colonne vertébrale. En 1575, Ambroise Paré recommande dans son 23^ème livre sur les orthèses “le corset pour redresser un corps tortueux”, un corset métallique dérivé des armures de l’époque, qui est le premier corset connu (Fig 1.2).  

Fig 1.2  Corset de fer d’Ambroise Pare

    Il classe la scoliose parmi les traumatismes de la colonne vertébrale et envisage une théorie ligamentaire. Au XVIIe siècle, Francis Glisson de Cambridge, en Angleterre, dans son “Treatise on the Spine” évoque l’origine rachitique et la “scoliose rachitique” sera l’équivalent de notre scoliose idiopathique jusqu’au début du XX^e siècle. L’origine la plus fréquente semble être le rachitisme dans les pays d’Europe du Nord. Le terme anglais “ricket” dérive de l’ancien français “riquet” qui signifie bossu. Au niveau thérapeutique, il conseille la suspension et les étirements, qui seront introduits en France sous le nom d’”escarpolette anglaise”. Jean Mery remarque la rotation concomitante de la vertèbre scoliotique. En 1741, Nicolas Andry, né à Lyon, crée le terme “orthopédie” dans son traité “L’orthopédie ou l’art de prévenir et de corriger les déformations du corps chez les enfants”. C’est dans son livre que l’on trouve le symbole de l’orthopédie “l’arbre torse” (Fig 1.3).  

Fig 1.3 L’arbre torse de Nicolas Andry

    Il insiste sur les mauvaises postures et propose des règles d’”hygiène vertébrale”. Le terme “orthopédie” mettra plusieurs années à s’imposer, puisqu’en 1828 Jacques Mathieu Delpech de Montpellier publie un “traité d’orthomorphie”, ne connaissant pas le terme “orthopédie”. Dans ce traité, il décrit la déformation cunéiforme des corps vertébraux, affirmant la nature structurelle de la déformation. Il élabore une théorie musculaire tout à fait logique à l’époque où la poliomyélite est fréquente.  

 

   Évolution des connaissances sur les traitements orthopédiques non chirurgicaux 

La première tentative décrite de redresser une gibbosité remonte au Ve siècle avant Jésus-Christ et est connue sous le nom d’épigramme de Néarque. “Zocleo, voulant redresser la gibbosité de Diodoro, plaça 3 grandes pierres carrées au sommet de la gibbosité, ce qui le fit mourir, mais plus droit qu’un I”. Quelques années plus tard, Hippocrate utilise le “scammon” ou lit équipé de treuils et de poulies combinant traction et prise de pression au niveau de la gibbosité (Fig 1.4).  

Fig 1.4 “Scammon” d’ Hippocrate

    Le traitement orthopédique conservateur a progressé à partir de la Renaissance ; 

- la prise d’ appui progressif est recherchée par Acquapendante en 1619 ; 

- le premier appareil de suspension est proposé par Francis Glisson en 1677   ; 

- Guillaume Levacher de la Feutrie, dans son traité sur le Rakitis, et Johan Kohler représentent des appareils d’extension ilio-cervicale qui sont les ancêtres de l’orthèse de Milwaukee (Fig 1.5) .  

Fig 1.5 Corset de Shanz and de Milwaukee

 La prise de contact axillaire est proposée par Portal en 1776. Le port permanent de l’appareil jour et nuit est proposé par Jean André Venel de Genève en 1791. Ces corsets ont été peu modifiés jusqu’au début du 20ème siècle, comme on peut le voir sur ce corset de Shanz en 1914 (Fig 1.5). Le progrès des corsets est également lié au progrès des matériaux ; 1 

- utilisation médicale du plâtre connue en Europe depuis le début du 19ème siècle ; 

- apparition du celluloïd au début de 1900 ; 

- vers 1960, le plexidur et le polyéthylène remplacent progressivement le cuir, et l’aluminium dur remplace les montants en acier.   Les corsets modernes ont bénéficié des progrès des corsets après la seconde guerre mondiale ; 

- en 1945, Blount et Schmidt proposent la Milwaukee 

- en 1949, Stagnara a produit le premier corset réglable «underarm», en cuir et en acier (Fig 1.6).

Fig 1.6 Premier corset lyonnais de Stagnara

    Trois modes d’action ont été ciblés par les orthésistes ;

1. - Traction dans l’axe du rachis soit par élongation céphalique, soit par suspension céphalique, soit par extension entre une prise d’appui pelvien et une prise de contre-appui sous-axillaire. La traction dans l’axe est efficace dans les formes de scoliose de grande angulation, elle est limitée sur les courbures de petit angle.
2. - L’inflexion latérale par sangle ou plaque d’appui latérale agit sur les vertèbres à travers les côtes ou les transverses lombaires. A chaque appui correspondra deux contre-appuis opposés parfois difficiles à obtenir au niveau thoracique haut. L’inflexion latérale est plus efficace dans les courbures à faible angulation.
3. - La dérotation s’exerce près du corps vertébral, elle a l’inconvénient de favoriser le dos creux. Elle peut être obtenue au niveau lombaire en position assise par un appui paravertébral sur la convexité transversale.

Ces trois modes d’action sont nés d’une conception mécaniste empirique du traitement qui est toujours en vigueur.    

 

 Historique de la méthode lyonnaise 

 

La méthode lyonnaise est la plus ancienne d’Europe. Elle a été codifiée par Charles Gabriel Pravaz il y a près de 200 ans dans l’ouvrage «Nouvelle méthode de traitement des déviations vertébrales». Charles Gabriel Pravaz, médecin et ingénieur, n’est pas seulement l’inventeur de la seringue, mais aussi celui de nombreux dispositifs mécaniques pour la correction des déviations scoliotiques (Fig 1.7).  

Fig 1.7 Pravaz & son Institut à Lyon

    La caractéristique de la méthode lyonnaise est l’association de dispositifs mécaniques de correction de la déviation avec la kinésithérapie basée sur la stimulation du système postural extra-pyramidal faisant suite aux expériences de Flourens sur la scoliose créée par la destruction du labyrinthe vestibulaire. Il développe des systèmes de traction vertébrale diurnes et nocturnes permettant une déformation plastique. Il associe les activités sportives, notamment la natation, à une kinésithérapie spécifique. Les postures correctrices que Schroth adoptera plus tard sont réalisées sur un plateau basculant qui stimule le système postural extra-pyramidal. Le plâtre utilisé depuis le début du 20^ème siècle restera la caractéristique de la méthode lyonnaise jusqu’à son remplacement en 2013 par l’ARTbrace réalisé à partir d’un moulage régional en position corrigée et l’utilisation de Polyamide à haute résistance.   

 

PLATRES DE REDUCTION 

L’utilisation d’immobilisations du tronc est probablement très ancienne, Hippocrate immobilise avec des bandages enduits de cire ou hypodesmides, il utilise également une outre gonflée pour réduire la gibbosité pottique (Fajal, 1972). La technologie de la chaux et du gypse calciné est utilisée par les Arabes. Athariscus, par exemple, utilisait une pâte de chaux par cuisson des coquillages. En 1798, des officiers anglais importent en Europe la technique du moulage en plâtre, qui sera utilisée par Kupl et Kluge en 1828 à l’hôpital de la Charité de Berlin. En 1893, un brevet anglais pour des bandes de plâtre adhésives est déposé. Le premier corset en plâtre a été fabriqué par Sayre. Le lit de plâtre n’est plus utilisé que pour certaines scolioses infantiles ou neurologiques. Les plâtres sont réalisés soit en suspension par Sayre de New York en 1877 (Fig 1.8), soit en position couchée par Bradford de Boston.  

Fig1. 8 Sayre ; Premier corset plâtré

    L’utilisation d’un cadre métallique, la correction se faisant par des sangles formant un hamac, est attribuée à Abbott de Portland qui reste la référence pour une orthèse réalisée dans un cadre. En 1924, Galeazzi de Milan place le patient en procubitus et oriente le bassin et les épaules de façon isolée, procédant à une réduction minutieuse en plâtre. En 1954, Yves Cotrel de Berck codifie la réalisation d’un plâtre combinant position couchée, traction ou allongement longitudinal et flexion latérale qui reste la base de la correction plâtrée de la scoliose (Fig 1.9).  

Fig 1.9 Corset plâtré en cadre de Cotrel

 

LES CORSETS 

 Le corset lyonnais historique de Stagnara permet de maintenir la réduction obtenue par les plâtres précédents. De nombreuses variantes ont été décrites en Europe ; - L’orthèse berckoise de Cotrel, qui vise à libérer le thorax antérieur par l’ajout de mâts latéraux ; - le corset napolitain de Del Torto où les valves d’appui étaient montées sur des vis réglables pour tenter d’obtenir un effet réducteur progressif ; - l’orthèse de Hanovre avec un mât postérieur pneumatique assurant une extension intermittente. - L’orthèse courte d’Allègre et Michel créée en 1971 est destinée au traitement de la scoliose lombaire. Le plateau iliaque convexe sera repris dans l’ARTbrace. - La TLSO (Thoraco Lumbar Spinal Orthosis) est une orthèse monocoque réalisée sur un moulage allant jusqu’au niveau axillaire «Underarm Brace». - L’orthèse de Boston proposée par Hall en 1975 est un module préfabriqué avec l’ajout d’un rembourrage en mousse à l’intérieur de l’orthèse. Elle met en cyphose la région lombaire. - L’orthèse de Milwaukee est utilisée depuis 1950 sans plâtre préalable. Elle combine une action d’élongation et une action d’inflexion grâce aux pe lotes placés au niveau de la gibbosité. Des études biomécaniques montrent que ces pelotes sont efficaces en position couchée et assise. - L’ARTbrace depuis 2013 remplace le plâtre. La correction du cadre d’Abbott est remplacée par un moulage régional en position corrigée.   

 

 HISTOIRE DE LA RADIOLOGIE 3D 

 L’évaluation de la forme externe du thorax est un élément difficile à apprécier en clinique, pourtant cette forme externe est directement liée à la déformation vertébrale. La modification du rapport entre les diamètres antéro-postérieur et latéral du thorax caractérise une scoliose progressive. L’analyse des zones de gibbosité et de planéité permet un dépistage précoce. Cette forme externe du tronc est essentielle pour le fabricant d’orthèses qui va construire son appareil sur un positif. Toutes les recherches actuelles sont orientées dans ce sens, en utilisant soit des techniques radiologiques classiques, soit si possible, de nouvelles techniques sans rayonnement.   

 

TECHNIQUES UTILISANT LES RAYONS X ET UN ORDINATEUR 

 Ces techniques permettent essentiellement la reconstruction tridimensionnelle des corps vertébraux dans l’espace, mais la position exacte des côtes est difficile à localiser sur la radiographie et ne permet pas de déterminer la forme du thorax avec suffisamment de précision. De Smet décrit une méthode dans laquelle 3 radiographies sont prises, une de face classique, les 2 autres à 45° à droite et à 45° à gauche. Le patient reste immobile, le dos contre la table radiologique verticale, les pieds posés sur des points marqués au sol à une distance fixe du cadre. Les coordonnées tridimensionnelles (X,Y,Z) du centre de chaque vertèbre sont calculées à partir de la référence qui est le centre de L5. L’ordinateur reconstruit une image tridimensionnelle de la colonne vertébrale, y compris la «vue de dessus» qui est une image de la colonne vertébrale telle que l’observateur la verrait en montant sur une échelle et en regardant par-dessus la tête du patient (Fig 1.10).  

Fig 1.10 Première vue de dessus par Graf

    Cette vue de dessus permet de visualiser les déséquilibres dans la scoliose de l’enfant et surtout dans la dislocation rotatoire de l’adulte. Howell décrit une méthode de reconstruction tridimensionnelle par ordinateur à partir de coordonnées mesurées sur 2 vues traditionnelles de face et de profil de la colonne vertébrale. 

LA RÉVOLUTION EOS 

L’appareil EOS® combine deux innovations majeures ; il permet d’obtenir des images 2D et 3D de l’ensemble du squelette en position debout, tout en réduisant drastiquement la dose de radiation reçue par le patient. La dose de rayonnement nécessaire à la réalisation d’une radiographie de la colonne vertébrale est considérablement réduite grâce aux «chambres à fil», l’invention qui a valu à Charpak le prix Nobel. EOS est un système radiologique à balayage vertical avec un faisceau de rayons X très fin qui balaie le patient de la tête aux pieds dans une position fonctionnelle ; debout ou assis (Fig 1.11).    

Fig 1.11 Video du système EOS

    Grâce à sa géométrie, le système permet l’acquisition simultanée de deux images radiographiques orthogonales, face et profil, sans grossissement. D’autres techniques utilisant des informations CT ou RMN permettent une reconstruction tridimensionnelle précise qui peut être utile dans l’évaluation de certains cas difficiles de malformation congénitale avec notamment une diastématomyélie. 

 

 Histoire de la représentation 3D non radiologique 

  - Système goniométrique Au Canada, le système «Metrocom» a été développé à partir de capteurs goniométriques reliés à un ordinateur. L’opérateur positionne le pointeur de l’appareil sur des repères précis du patient dans un ordre fourni par le programme informatique. Le pointeur enregistre les coordonnées en «X-Y-Z» et le programme informatique restitue la forme de la colonne vertébrale dans l’espace. La restitution est satisfaisante mais les vingt minutes nécessaires à la mesure ne permettent pas de l’utiliser pour un dépistage de masse.  

- Techniques utilisant la lumière 

SCANNER OPTIQUE ISIS (INTEGRATED SHAPE IMAGING SYSTEM) 

Un faisceau lumineux balaie le dos du sujet de C7 au sacrum, les projections sous-cutanées des apophyses épineuses sont éventuellement marquées par un autocollant noir, une caméra enregistre la réflexion du faisceau lumineux sur la surface du dos. Les données sont traitées par un ordinateur. Cet examen peut être réalisé debout avec les bras levés ou assis. Il existe une bonne corrélation entre l’angle de Cobb et les données obtenues par le scanner optique. Cette méthode est inoffensive et met en évidence les asymétries frontales, mais elle n’analyse pas vraiment la périphérie thoracique et il n’est pas possible de la réaliser en flexion antérieure du tronc. L’analyse est valable pour les petites déformations mais les zones d’ombre liées à une seule caméra rendent la mesure ininterprétable pour les grandes scolioses.   

  - METHODE MOIRÉ Le système Moiré est dérivé de la photographie stéréométrique et a été développé au Japon et au Canada. Cette méthode fournit des lignes de contour qui, lorsqu’elles sont asymétriques, indiquent une scoliose. Cependant, cette technique est considérée comme moins fiable que le test de flexion antérieure du tronc. 

 

 Histoire du moulage CAD/CAM: analyse par triangulation d'une lumière structurée 

 Depuis les années 1980, nous travaillons à la mise au point d’une méthode permettant réellement la reconstruction tridimensionnelle de la forme du thorax.  Nous avons successivement utilisé un système comprenant un faisceau laser et une caméra vidéo fixés sur une plate-forme mobile grâce à un moteur pas à pas. Ce dispositif nous a donné satisfaction au niveau de la précision de la mesure qui était de l’ordre de deux millimètres, mais le temps nécessaire au bras mobile appuyant le faisceau laser et la caméra pour faire le tour de l’enfant était de 20 secondes, ce qui ne permettait pas à l’enfant de rester immobile (Fig 1.12).  

Fig 1.12 1er Cad/Cam lyonnais historique

    Dans un deuxième temps, nous nous sommes tournés vers un système de mesure instantanée utilisant la technique d’analyse par triangulation de la lumière structurée. La lumière structurée est projetée par une lame de verre sous la forme d’un réseau de franges. L’analyse des points obtenus se fait par triangulation, c’est-à-dire que le nuage de points est découpé en tranches. Les surfaces obtenues sont ensuite chacune décomposées en un réseau de triangles pour mesurer la plus courte ligne joignant deux points, cela permet une mesure précise des contours et une analyse plus rapide des images reçues. Le système comporte 4 colonnes disposées aux 4 coins d’un carré. Chaque colonne comporte deux systèmes de projection de franges et une caméra située à mi-distance entre les projecteurs. Ces projecteurs sont constitués par la lame de verre où sont imprimées les franges et placés devant une source de lumière blanche. Pendant l’acquisition, l’image des franges est envoyée successivement par chaque colonne sur le corps du patient. Huit images sont prises en 1,6 secondes, ce qui permet au patient de rester immobile pendant ce temps très court (Fig 1.13).  

Fig 1.13 Premier digitiseur Orten

    Le sujet est placé à une hauteur moyenne entre les deux projecteurs supérieur et inférieur. Les phénomènes d’ombre, très atténués par les huit vues, peuvent être encore réduits par le port d’un maillot optique. L’ordinateur va traiter les déformations de la frange sur le tronc et on peut alors visualiser sur l’ordinateur les 8 vues. Lors de cette manipulation, une frange plus épaisse et plus lumineuse que les autres apparaît sur les photos du tronc. Cette frange, appelée frange «0», est utilisée pour les calculs et permet à l’ordinateur de faire correspondre les 8 images. Nous avons testé la précision du capteur en utilisant des objets standards, des positifs en plâtre et enfin des patients. - La précision de la sphère standard est de 0,82 mm sur la mesure du rayon. - La précision du cylindre standard est de 1,2%. - Sur le patient, la précision est de 5% sur le volume total. Pour une précision de ce type, la prise en compte d’une cinquantaine de sections horizontales est suffisante et il est alors possible de faire tenir 10 formes successives sur une disquette classique de 1,2 mégaoctets. Le premier intérêt de cette technique est le calcul automatique des paramètres de la forme externe du tronc, fournissant au clinicien un élément complémentaire à la radiographie. Dans le cadre du suivi d’une orthèse de tronc, il est possible de vérifier la bonne localisation des zones d’appui. Cette forme externe permet, grâce à une fraiseuse à commande numérique, la réalisation directe du positif sans passer par le moulage traditionnel. Il s’agit donc d’un véritable moulage électronique. Cette mesure ne remplace pas le moulage traditionnel tridimensionnel orienté et il est nécessaire d’ajouter un programme informatique qui effectuera les transformations nécessaires à la réalisation de l’orthèse en reproduisant le plus fidèlement possible les corrections manuelles lors du moulage traditionnel et en réalisant ainsi un véritable complexe de conception et de fabrication assistée par ordinateur des corsets.  

 

 - Capteur de structure IPad et systèmes à 4 colonnes Le capteur de structure «structure sensor» combine la mesure de profondeur infrarouge avec la photographie traditionnelle. Le grand avantage des systèmes à 4 colonnes est la rapidité de la mesure, même dans des positions corrigées extrêmes. (Fig 1.14)  

Fig 1.14 Orten full body 360 (Piacenza)

    Futur 

 Malgré les progrès considérables réalisés ces dernières années, le problème de l’origine de la scoliose idiopathique n’a pas été résolu. Il est encore impossible de prévoir l’évolution d’une scoliose de moins de 20°. Les traitements restent palliatifs, allant jusqu’à bloquer la colonne vertébrale que l’on fait bouger. Contrairement à la traumatologie, le kinésithérapeute a beaucoup de mal à adapter des exercices qui peuvent être très différents d’un patient à l’autre. La multiplication des méthodes et des approches au cours des dernières années rend leur évaluation scientifique difficile. En revanche, les progrès de la technologie permettent aujourd’hui d’éviter le plâtre avec des corrections moyennes de 70% dans les corsets. Les imprimantes 3D sont encore trop lentes pour réaliser un corset de scoliose.