Approche intégrée de modélisation cinématique et dynamique du membre supérieur

Un modèle multicorps biofidèle du membre supérieur pour l'évaluation quantitative de la cinématique et dynamique articulaires a le potentiel de devenir un outil innovant dans de nombreux domaines d'application. Toutefois, la modélisation cinématique et dynamique de l'avant-bras présente encore des défis en raison de la complexité de fournir une définition en boucle fermée qui tient compte à la fois des interactions entre les deux os de l'avant-bras et de l'aspect non-idéal des articulations. Dans ce contexte, ce mémoire présente le développement d'un modèle dynamique multicorps du membre supérieur comprenant une modélisation raffinée de l'avant-bras, notamment via l'intégration d'une chaine cinématique en boucle fermée et personnalisée à chaque sujet. Pour exposer l'effet de ce raffinement et sa pertinence dans la cinématique et dynamique articulaires du membre supérieur, le modèle proposé est comparé à quatre modèles supportant les principales hypothèses de la littérature. Les paramètres de comparaison entre les modèles sont (i) les erreurs globales et locales de reconstruction du mouvement pendant la cinématique inverse et (ii) les patrons couple-angle articulaires obtenus suite à la dynamique inverse. Cette étude est menée sur 15 sujets adultes sains ayant effectué des tâches simples et fonctionnelles en laboratoire d'analyse du mouvement. Les résultats montrent la pertinence de l'intégration d'une chaine cinématique de l'avant-bras en boucle fermée dans un modèle complet du membre supérieur, notamment en réduisant les erreurs de reconstruction et en fournissant des angles et des couples articulaires plus importants que les modèles conventionnels. Des aspects méthodologiques sont mis de l'avant dans cette étude notamment l'utilisation de l'optimisation globale avec une fermeture de boucle, la personnalisation des centres et axes articulaires de l'avant-bras au moyen de méthodes fonctionnelles, la distinction des marqueurs proximaux et distaux de l'avant-bras lors de la reconstruction du mouvement pour assurer un mouvement relatif entre eux ainsi qu'un protocole qui tend à réduire les artéfacts dus aux mouvements des tissus mous. La motivation derrière ce projet repose sur le besoin réel d'une approche intégrée de modélisation cinématique et dynamique pour fournir une représentation réaliste des mouvements de l'avant-bras en amont de la quantification des forces musculaires. Les applications visées comprennent, entre autres,l'évaluation fonctionnelle du membre supérieur en clinique de réadaptation et le développement de prothèses actives.