analyse cinématique et biomécanique de l'epaule lors d'activités
1
LBO / LMAM LABORATORY OF BIOMECHANICAL ORTHOPEDICS LABORATORY OF MOVEMENT ANALYSIS AND MEASUREMENT ANALYSE CINÉMATIQUE ET BIOMÉCANIQUE DE L’EPAULE LORS D’ACTIVITÉS DE LA VIE QUOTIDIENNE SECTION DE GÉNIE MÉCANIQUE Remerciements D. Pioletti, A. Terrier et S. Ramondetti / LBO K. Aminian et C. Duc / LMAM Auteur Isabelle Prêtre Superviseurs Alexandre Terrier, Cyntia Duc Silvio Ramondetti MOTIVATIONS Analyse de la force de contact dans l’articulation gléno-humérale lors de mouvements de la vie quotidienne : • mesure de la cinématique de l’épaule lors de mouvements de la vie quotidienne (LMAM) • simulation numérique du mouvement de l’épaule à l’aide des mesures cinématiques obtenues (LBO) MOUVEMENTS DE LA VIE QUOTIDIENNE SIMULATION NUMÉRIQUE L’articulation gléno-humérale est représentée par une liaison sphérique et les muscles par onze fibres. Tous les angles sont introduits dans le modèle sous forme d’angles d’Euler. Le schéma ci-dessous illustre les entrées et sorties du modèle. MESURES CINÉMATIQUES Les mesures cinématiques sont réalisées sur 5 individus à l’aide du système de capture du mouvement magnétique «Polhemus Liberty». Un capteur est placé sur chaque segment osseux (thorax, clavicule, omoplate, humérus et avant-bras) et le système fournit leur position et orientation au cours du temps. Des points de repères anatomiques relatifs aux 5 segments osseux sont calculés par rapport aux capteurs selon les recommandations ISB (International Society of Biomechanics). • conception de prothèses orthopédiques adaptées à leur fonction de la vie quotidienne • intérêt clinique : diagnostic de pathologies • intérêt d’étudier une articulation complexe, capable de mouvements de large amplitude dans différents plans OBJECTIFS CAPTURE DU MOUVEMENT TRAITEMENT DES DONNÉES RÉSULTATS MODÈLE NUMÉRIQUE (MATLAB) MODIFICATIONS On remarque que pour l’abduction scapulaire, les trois individus ne réalisent pas la même trajectoire. Par contre, la force de contact reste dans le même ordre grandeur alors que les bras de levier varient passablement à cause du problème des muscles traversant les os. RÉSULTATS Manger Habiller Laver Coiffer Saisir Abduction Flexion Flexion horizontale Rotation Flexion avant-bras Les graphes ci-dessous représentent les amplitudes maximales de deux mouvements. On remarque que les écart-types sont élevés ce qui signifie que les individus ne réalisent pas les mouvement de la même manière bien qu’ils aient reçu les mêmes instructions. Comme le mouvement de l’humérus est très complexe, les méthodes d’interprétation des angles ne sont pas optimales et présentent des indéterminations lors de certaines positions. Les méthodes de mesure du mouvement non–invasives telle la méthode magnétique mesurent le mouvement de la peau et non de l’os ce qui peut fausser les mesures, en particulier pour le mouvement de l’omoplate et la rotation axiale de l’humérus. plan d’élévation de l’humérus élévation de l’humérus Les points de repère anatomiques permettent de construire un repère anatomique pour chaque segment osseux et d’ainsi décrire leur orientation. Les mouvements relatifs des repères anatomiques sont définis par des angles qui peuvent être exprimés de différentes manières. Selon les recommandations ISB, les angles d’Euler sont utilisés, mais les angles «globaux» permettent de décrire le mouvement de l’humérus de manière plus intuitive (plan d’élévation, élévation, rotation axiale). Individu #1 Individu #2 Individu #3 Force de contact Force de contact Force de contact Bras de levier Bras de levier Bras de levier La modélisation de l’avant-bras a été ajoutée au modèle afin de pouvoir simuler les mouvements faisant intervenir la flexion du coude. Les trois angles de l’humérus ont été pris en compte. Le modèle considère la rotation latérale de l’omoplate comme égale à la moitié de l’élévation de l’humérus et ne considère pas ses autres rotations. L’enroulement des muscles autours des os n’est considéré que pour l’articulation gléno-humérale alors que l’humérus et le thorax sont traversés par les muscles. Ceci influence la longueur de même que la direction de la force des muscles. LIMITATIONS Élévation humérus [deg] Élévation humérus [deg] Élévation humérus [deg] [N] [N] [N]
Transcript of analyse cinématique et biomécanique de l'epaule lors d'activités
LBO / LMAM LABORATORY OF BIOMECHANICAL ORTHOPEDICS LABORATORY OF MOVEMENT ANALYSIS AND MEASUREMENT
ANALYSE CINÉMATIQUE ET BIOMÉCANIQUE DE L’EPAULE LORS D’ACTIVITÉS DE LA VIE QUOTIDIENNE
SECTION DE GÉNIE MÉCANIQUE
Remerciements
D. Pioletti, A. Terrier et S. Ramondetti / LBO
K. Aminian et C. Duc / LMAM
Auteur Isabelle Prêtre
Superviseurs Alexandre Terrier, Cyntia Duc
Silvio Ramondetti
MOTIVATIONS
Analyse de la force de contact dans l’articulation gléno-humérale lors de mouvements de la vie quotidienne : • mesure de la cinématique de l’épaule lors de mouvements de la vie quotidienne (LMAM) • simulation numérique du mouvement de l ’ é p a u l e à l ’ a i d e d e s m e s u r e s cinématiques obtenues (LBO)
MOUVEMENTS DE LA VIE QUOTIDIENNE
SIMULATION NUMÉRIQUE
L’articulation gléno-humérale est représentée par une liaison sphérique et les muscles par onze fibres. Tous les angles sont introduits dans le modèle sous forme d’angles d’Euler. Le schéma ci-dessous illustre les entrées et sorties du modèle.
MESURES CINÉMATIQUES
Les mesures cinématiques sont réalisées sur 5 individus à l’aide du système de capture du mouvement magnétique «Polhemus Liberty». Un capteur est placé sur chaque segment osseux (thorax, clavicule, omoplate, humérus et avant-bras) et le système fournit leur position et orientation au cours du temps. Des points de repères anatomiques relatifs aux 5 segments osseux sont calculés par rapport aux capteurs selon les recommandations ISB (International Society of Biomechanics).
• conception de prothèses orthopédiques adaptées à leur fonction de la vie quotidienne
• intérêt clinique : diagnostic de pathologies
• intérêt d’étudier une articulation complexe, capable de mouvements de large amplitude dans différents plans
OBJECTIFS
CAPTURE DU MOUVEMENT TRAITEMENT DES DONNÉES RÉSULTATS
MODÈLE NUMÉRIQUE (MATLAB) MODIFICATIONS
On remarque que pour l’abduction scapulaire, les trois individus ne réalisent pas la même trajectoire. Par contre, la force de contact reste dans le même ordre grandeur alors que les bras de levier varient passablement à cause du problème des muscles traversant les os.
RÉSULTATS
Manger Habiller Laver Coiffer Saisir
Abduction Flexion Flexion horizontale Rotation Flexion avant-bras
Les graphes ci-dessous représentent les amplitudes maximales de deux mouvements. On remarque que les écart-types sont élevés ce qui signifie que les individus ne réalisent pas les mouvement de la même manière bien qu’ils aient reçu les mêmes instructions.
Comme le mouvement de l’humérus est très complexe, les méthodes d’interprétation des angles ne sont pas optimales et présentent des indéterminations lors de certaines positions. Les méthodes de mesure du mouvement non–invasives telle la méthode magnétique mesurent le mouvement de la peau et non de l’os ce qui peut fausser les mesures, en particulier pour le mouvement de l’omoplate et la rotation axiale de l’humérus. plan d’élévation de l’humérus élévation de l’humérus
Les points de repère anatomiques permettent de construire un repère anatomique pour chaque segment osseux et d’ainsi décrire leur orientation.
Les mouvements relatifs des repères anatomiques sont définis par des angles qui peuvent être exprimés de différentes manières. Selon les recommandations ISB, les angles d’Euler sont utilisés, mais les angles «globaux» permettent de décrire le mouvement de l’humérus de manière plus intuitive (plan d’élévation, élévation, rotation axiale).
Individu #1 Individu #2 Individu #3
Force de contact Force de contact Force de contact
Bras de levier Bras de levier Bras de levier
La modélisation de l’avant-bras a été ajoutée au modèle afin de pouvoir simuler les mouvements faisant intervenir la flexion du coude. Les trois angles de l’humérus ont été pris en compte.
Le modèle considère la rotation latérale de l’omoplate comme égale à la moitié de l’élévation de l’humérus et ne considère pas ses autres rotations.
L’enroulement des muscles autours des os n’est considéré que pour l’articulation gléno-humérale alors que l’humérus et le thorax sont traversés par les muscles. Ceci influence la longueur de même que la direction de la force des muscles.
LIMITATIONS
Élévation humérus [deg] Élévation humérus [deg] Élévation humérus [deg]
[N] [N] [N]
