Contribution biomécanique à l'étude de l'articulation fémoro-tibiale pendant la marche in vivo

Biomechanical study of the human gait : kinematics, kinetics and modelisation

• Auteur / Autrice : Frédéric Marin
• Direction : François Lavaste
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées, génie mécanique, construction mécanique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

L'objectif de ce travail est d'analyser le comportement in vivo cinématique et dynamique tridimensionnel de l'articulation fémoro-tibiale afin d'évaluer d'une part la normalité de la cinématique et d'autre part les efforts de contact du tibia sur le fémur. Pour atteindre cet objectif a été conçu et mis en oeuvre un protocole expérimental et un logiciel associé à un système de mesure non invasif. Pour mener à bien ce projet, 3 étapes intermédiaires ont été nécessaires : - la détermination de la cinématique à partir d'un système de mesure opto-électronique. Les incertitudes de mesures ont fait l'objet d'une étude spécifique afin de déduire la pertinence des mesures réalisées ; le calcul du torseur inter-segmentaire ou torseur généralisé de l'action de la cuise sur la jambe. L'approche par dynamique inverse a été utilisée afin d'accéder à ce torseur. Cette méthode intègre des données cinématiques inertielles et le torseur des efforts de contact pied/sol obtenu au moyen d'un plateau de force ; l'évaluation de la force de contact du fémur sur le tibia. Pour ce faire, un modèle mathématique musculo-squelettique a été mis en place, et l'estimation de la force de contact est basée sur une optimisation au moyen d'un algorithme génétique. Dans le cadre de la clinique, l'utilisation des résultats de cette recherche permettra de réaliser des examens cliniques non invasifs et d'établir un diagnostique. Pour les concepteurs de prothèses, cela permet d'analyser l'effet d'une prothèse