Thèse soutenue

Contribution à la modélisation musculo-squelettique personnalisée du membre inférieur combinant stéréoradiographie et ultrason.

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Auteur / Autrice : Guillaume Dubois
Direction : Wafa SkalliPhilippe RouchJean-Luc Gennisson
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biomécanique et ingénierie pour la santé
Date : Soutenance le 01/12/2014
Etablissement(s) : Paris, ENSAM
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biomécanique (Paris ; 1979-2013) - Laboratoire de biomécanique
Jury : Président / Présidente : Mickael Tanter
Examinateurs / Examinatrices : Wafa Skalli, Philippe Rouch, Jean-Luc Gennisson, Jérémy Bercoff, Jean-Michel Gracies
Rapporteurs / Rapporteuses : Antoine Nordez, Dominique Pioletti

Mots clés

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Résumé

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L'analyse du comportement du système musculo-squelettique est indispensable à la compréhension de pathologies ou de l'efficacité du geste sportif. Les modèles, représentants un sujet moyen, permettent l'identification de tendance. Cependant, leurs résultats sont limités à la plage de population qu'ils représentent. Il est donc nécessaire d'adapter leurs géométries et propriétés mécaniques afin de simuler le plus fidèlement possible le comportement biomécanique. L'IRM est l'outil de référence pour la construction de modèle personnalisé tridimentionnel. Cependant, son coût, sa disponibilité et les méthodes de reconstructions limitent son utilisation. Récemment, les développements de la stéréoradiographie, avec le système EOS®, et des techniques ultrasonores, avec l'élastographie ShearWave, ouvrent de nouvelles voies pour la personnalisation des modèles. Le but de ce travail était de proposer une nouvelle méthode pour la construction d'un modèle musculo-squelettique personnalisé, en position érigée, du membre inférieur combinant stéréoradiographie et ultrasons. Tout d'abord, des repères osseux robustes sur images IRM ont été définis pour construire un modèle de référence en position debout. Ensuite, la personnalisation de la géométrie osseuse et de l'enveloppe externe est obtenue par stéréoradiographie. Ces premières informations personnalisées sont utilisées pour estimer la géométrie des muscles. Ce modèle pré-personnalisé est déformé pour correspondre à la géométrie réelle des muscles obtenue par échographie. Cette méthode possède plusieurs avantages. Elle passe outre l'assemblage de coupes échographiques et de supprime la segmentation manuelle complète des coupes. Enfin, un protocole de mesure des propriétés mécaniques par élastographie ShearWave a été présenté. Les propriétés élastiques des muscles du membre inférieur peuvent alors être définies.