L'électroarthrographie : problèmes direct et inverse

L'électroarthrographie (EAG) est une nouvelle technique de mesure des potentiels électriques apparaissant sur la surface d'une articulation diarthrodiale durant la mise en charge de cette articulation. Une étude clinique a récemment démontré que les signaux EAG enregistrés sur la surface du genou proviennent du cartilage articulaire et que la diminution de leur amplitude reflète la dégradation du cartilage chez les patients souffrant d'arthrose. Le mécanisme sous-jacent est associé au déplacement des charges électriques dans la phase liquide du cartilage lorsqu'il est soumis à une force de compression. Ce phénomène produit des potentiels électriques que l'on peut mesurer directement sur la surface du cartilage et qui sont nommés « potentiels d'écoulement ». Les propriétés électromécaniques du cartilage ont déjà fait l'objet d'études in vitro qui ont également révélé que l'amplitude des potentiels d'écoulement reflète l'état de santé du cartilage. Ces résultats suggèrent ainsi que l'électroarthrographie pourrait constituer une nouvelle technique de diagnostic de l'arthrose. Cette technique offrirait plusieurs avantages, comme le faible coût de l'instrumentation, la simplicité de son opération par les utilisateurs, le confort pour les patients, la possibilité de détection précoce de l'arthrose. Toutefois, cette technique n'en est qu'à ses débuts et plusieurs questions restent à résoudre. Notre démarche a pour but de contribuer au développement de l'électroarthrographie à l'aide de simulations numériques. La modélisation des phénomènes bioélectriques est bien établie pour l'électrocardiographie, l'électroencéphalographie et l'électromyographie, mais la transmission des potentiels d'écoulement depuis le cartilage jusqu'à la surface du genou n'a pas été modélisée jusqu'à présent. La modélisation des signaux EAG pourrait ainsi permettre une meilleure compréhension de la nature de ces signaux et contribuer à l'établissement de critères d'analyse et d'interprétation. Notre étude se divise en deux parties : le problème direct et le problème inverse. Le problème direct permet d'établir le lien entre le comportement électrique du cartilage et la distribution de potentiel sur la surface du genou. Le genou est représenté comme un volume conducteur composé de différentes régions caractérisées par des conductivités électriques spécifiques (os, muscle, gras, cartilage).