APPLICATION DES SYSTEMES STRUCTURES A L’ETUDE DU

Marie-Therese

Description

Sujet de Thèse Evaluations des coordinations musculaires pendant un exercice de pédalage à l’aide d’un système embarqué : application à l’évaluation fonctionnelle de différentes prothèses du genou en milieu clinique Responsables : LESECQ Suzanne : [e-mail] Tel : [phone] Equipe : SA -IGA (Signal et Automatique pour le Diagnostic et la Surveillance) CAHOUET Violaine : [e-mail] Tel : [phone] Equipe : SBIO (Systèmes Biomécaniques) Site web du LAG : http : //www.lag.ensieg.inpg.fr Financement : demande d’alloc. CIBLE 2008 MOTS-CLES : Modélisation biomécanique, optimisation dynamique, coordinations musculaires, système ambulatoire, centrales d’attitudes, pédalage. CADRE ET OBJECTIFS DU SUJET : Ce sujet de thèse résulte de la volonté de développer une thématique innovante, dans le domaine de la biomécanique de l’homme en mouvement, en proposant l’élaboration de modèles pertinents du corps humain et le développement de systèmes de mesure adaptés pour l’estimation les tensions du complexe musculo-squelettique en milieu clinique. Ces outils permettront d’une part une meilleure évaluation des différentes pathologies articulaires ou musculaires rencontrées et faciliteront d’autre part le développement et la mise en place de protocoles de rééducation adaptés à chaque patient. L’élaboration d’une modélisation permettant d’obtenir les efforts ...

Informations

• Publié par: Phawyog
• Nombre de lectures: 93
• Langue: Français

Extrait

Sujet de Thèse Evaluations des coordinations musculaires pendant un exercice de pédalage à l’aide d’un système embarqué : application à l’évaluation fonctionnelle de différentes prothèses du genou en milieu clinique Responsables: LESECQ SuzanneTel : [phone]: [e-mail] Equipe :SA IGA (Signal et Automatique pour le Diagnostic et la Surveillance) CAHOUET Violaine:: 04 76 82 64 [e-mail] Tel Equipe :SBIO (Systèmes Biomécaniques) Site web du LAG : http : //www.lag.ensieg.inpg.fr Financement :demande d’alloc. CIBLE 2008 MOTSCLES : Modélisation biomécanique, optimisation dynamique, coordinations musculaires, système ambulatoire, centrales d’attitudes, pédalage. CADRE ET OBJECTIFS DU SUJET : Ce sujet de thèse résulte de la volonté de développer une thématique innovante, dans le domaine de la biomécanique de l’homme en mouvement, en proposant l’élaboration de modèles pertinents du corps humain et le développement de systèmes de mesure adaptés pour l’estimation les tensions du complexe musculosquelettique en milieu clinique. Ces outils permettront d’une part une meilleure évaluation des différentes pathologies articulaires ou musculaires rencontrées et faciliteront d’autre part le développement et la mise en place de protocoles de rééducation adaptés à chaque patient. L’élaboration d’une modélisation permettant d’obtenir les efforts internes reste un véritable enjeu tant en biomécanique qu’en physiologie. En effet, le système musculosquelettique est redondant car chaque degré de liberté (articulation) est sous le contrôle de plusieurs actionneurs (muscles) aussi bien agonistes qu’antagonistes. Cela signifie que l’estimation du moment résultant à une articulation ne permet pas de déterminer la contribution des groupes musculaires qui la croisent. Une solution possible consiste à utiliser une procédure d’optimisation dynamique permettant de répartir les efforts musculaires en fonction d’un critère sensé représenter le comportement réel du système. Mais ce type d’approche peut aboutir à des solutions physiologiquement incohérentes. Une alternative consiste alors à utiliser des mesures électromyographiques qui renseignent sur l’activation de chaque muscle et à intégrer ces données supplémentaires dans un processus d’optimisation pour estimer les efforts musculaires. Ces méthodes sont plus fiables mais nécessitent des procédures de calibration préalables importantes pour la détermination des relations EMGforce, qui les rendent inadaptées à une utilisation clinique réelle. Pour répondre à la demande des praticiens, ce type d’approche doit pouvoir s’appliquer à des activités déjà présentes dans les protocoles de rééducation orthopédiques. Dans ce cadre, le pédalage est un exercice conseillé et largement utilisé par les professionnels. Une estimation fiable des efforts musculaires développés dans le membre inférieur pendant une activité de pédalage peutêtre produite en associant un modèle du système musculosquelettique du membre inférieur et l’enregistrement de variables périphériques : déplacements articulaires, efforts produits sur la pédale et activités électromyographiques des muscles, à une procédure d’optimisation.

Département Automatique – GIPSAlab, B.P. 46, 38402 Saint Martin d’Hères cedex

Le but de ce projet est de développer un outil d’utilisation clinique simple et efficace lors d’un exercice de pédalage. Notre objectif est donc double : dans un premier temps, il s’agit de concevoir un système de mesure embarqué, pour faciliter les procédures d’enregistrement de l’ensemble des données expérimentales. Pour ce faire, nous proposons d’utiliser des centrales d’attitude comportant des accéléromètres et des gyroscopes pour estimer les déplacements articulaires et de développer une pédale appareillée pour mesurer des efforts appliqués. dans un deuxième temps, il s’agit d’élaborer un modèle biomécanique du système musculo squelettique du membre inférieur associé à une procédure d’optimisation pour obtenir une estimation fiable et physiologiquement cohérente des efforts musculaires produits mais ne nécessitant pas de procédures de calibration préalables. Pour cela, il est nécessaire de développer, en aval du processus de modélisation, une évaluation des caractéristiques de raideur et de viscosité ainsi que les paramètres de recrutement des groupes musculaires, en prenant en compte leur éventuelle dépendance à la vitesse et à la longueur musculaires. Cette démarche permettra de définir une expression de la force musculaire développée en fonction de l’EMG respectueuse de la physiologie musculaire. Cette procédure sera ensuite utilisée pour analyser les effets induits par le port de différents types de prothèse du genou. Cette thèse s’inscrit dans un projet transversal regroupement deux équipe du laboratoire: l’Equipe Système BioMécaniques (SBIO) et l’Equipe Signal et Automatique pour le Diagnostique et la Surveillance (SAIGA). Il résulte de la volonté des protagonistes de développer une thématique innovante dans le domaine de la biomécanique de l’homme en mouvement, en proposant l’élaboration de modèles pertinents du corps humain et le développement de systèmes de mesure adaptés pour l’estimation les tensions du complexe musculosquelettique. La codirection envisagée apporte la pluridisciplinarité nécessaire à ce genre d’approche en rassemblant des compétences complémentaires dans les domaines de l’automatique (Suzanne Lesecq, SAIGA) et de la biomécanique humaine (Violaine Cahouët, SBIO). Les travaux menés dans cette thèse seront développés dans le cadre de différents projets de collaboration : Avec la Société Tornier SAS et des chirurgiens orthopédiques du CHU de Lyon et de la Clinique des Cèdres avec le projet «Modélisation biomécanique pour l’évaluation fonctionnelle des arthroplasties » déposé dans le cadre de l’appel d’offre CIBLE 2008. Avec le CEALeti pour l’utilisation des centrales d’attitude dans le cadre de l’évaluation et de la surveillance motrice

Département Automatique – GIPSAlab, B.P. 46, 38402 Saint Martin d’Hères cedex