Estimation par optimisation multi-corps de la cinématique 3D de genoux sains et arthrosiques au cours d'accroupissements : performance de modèles articulaires personnalisés

Résumé

Il existe un manque de consensus au sujet des mouvements du genou. Aucune des méthodes utilisées pour analyser la cinématique 3D du genou n’est acceptée de façon unanime par la communauté scientifique. Ces dernières présentent en effet des limites, soit en termes d’applicabilité en routine clinique, soit en termes de compensation des artéfacts des tissus mous (ATM). L’objectif principal de ce projet de doctorat consiste donc à améliorer l’évaluation fonctionnelle du genou en proposant une méthode de mesure de la cinématique 3D qui soit à la fois précise, non invasive et peu irradiante. Cette méthode fait intervenir le système de captation du mouvement KneeKG™, la méthode d’optimisation multi-corps (MBO), et le système de radiographie biplan EOS®. Premièrement, les ATM affectant les mesures du KneeKG™ au cours d’accroupissements sous charge effectués par des sujets sains et arthrosiques ont été quantifiés à l’aide d’EOS®. L’impact de ces ATM sur la cinématique 3D du genou des sujets a ensuite été évalué. Cette étude montre que les ATM du KneeKG™ oscillent entre 3-9° et 5-13 mm, et qu’ils engendrent des erreurs de l’ordre de 9-10° et 7-10 mm au niveau de la cinématique 3D du genou. Deuxièmement, les accroupissements dynamiques et quasi-statiques effectués par les sujets ont été comparés en termes de cinématique 3D, de cinétique 3D et d’électromyographie des membres inférieurs. Cette étude montre que les deux conditions d’accroupissement sont similaires. Les différences cinématiques observées au genou sont inférieures à 1,5° et 1,9 mm. Troisièmement, les performances de huit combinaisons de modèles articulaires utilisées lors de la MBO pour compenser les ATM du KneeKG™ ont été évaluées. Cette étude montre qu’aucune des combinaisons actuelles n’est idéale pour corriger l’ensemble de ces ATM. Les erreurs de mesures résiduelles atteignent 13° et 7 mm après correction. Quatrièmement, des modèles personnalisés du genou ont été développés à partir de modèles 3D des os issus d’EOS®. Utilisés lors de la MBO, ces modèles personnalisés s’avèrent les plus efficaces pour corriger les ATM du KneeKG™. Les erreurs résiduelles oscillent entre 2-6° et 2-4 mm pour les rotations et déplacements des genoux sains et OA. Cinquièmement, la méthode de mesure développée a été mise à profit pour proposer une méthode de fusion de la géométrie 3D et de la cinématique 3D du genou, et ainsi calculer les surfaces de contact articulaires du genou. Les résultats obtenus par cette étude sont prometteurs. En conclusion, la combinaison du KneeKG™, de la MBO et du système EOS® a permis d’obtenir une méthode quantifiant de manière relativement précise, non invasive et peu irradiante la cinématique 3D de genou sains et OA au cours d’accroupissements dynamiques.

Date	23 mars 2015
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jacques A. de Guise (Directeur(-trice)) & Nicola Hagemeister (Codirecteur(-trice))