Modélisation dynamique du membre inférieur pour l'estimation des forces articulaires et musculaires mises en jeu pendant la phase d'appui de la marche
DORIOT
Type de document
THESE
Langue
francais
Auteur
DORIOT
Résumé / Abstract
L'objectif de ce travail est l'évaluation des forces musculaires et des réactions de contact articulaires agissant sur le membre inférieur au cours de la phase d'appui de la marche. Une estimation correcte de ces efforts est indispensable pour compléter des modèles plus spécifiques (comme les modèles éléments finis par exemple) permettant de dimensionner des implants dans le domaine clinique ou de simuler des gestes réalistes dans un contexte ergonomique. Pour cette étude, à partir de mesures expérimentales et d'un modèle multicorps rigides sont déterminés les torseurs des forces intersegmentaires au niveau de chaque articulation. Un même torseur d'actions mécaniques articulaires pouvant être obtenu par une infinité de forces élémentaires (actions de contact sur les surfaces articulaires, forces développées dans les muscles croisant l'articulation), nous avons été amenés à résoudre un problème d'optimisation pour identifier la contribution de chacun des éléments au torseur global. Dans un premier temps après une synthèse bibliographique est décrit le protocole expérimental mis en place pour acquérir les trajectoires de marqueurs, les forces de contact entre le pied et le sol et les mesures anthropométriques avec un maximum de précision. L'étude cinématique et dynamique inverse, réalisée par programmation de l'algorithme de Newton-Euler sous forme d'opérateurs homogènes, est ensuite présentée avec une application clinique en podologie. Un modèle musculo-squelettique est enfin développé afin d'estimer, après résolution du problème d'optimisation par les Algorithmes Génétiques, les forces musculaires mises enjeu lors de la marche et en déduire les actions de contact sur les surfaces articulaires. Les forces musculaires obtenues sont validées de façon indirecte par la mesure de l'activité électrique dans les muscles et les actions de contact articulaires par des données issues de la bibliographie. Thèse de doctorat : spécialité: mécanique. Directeur de thèse: Laurence CHEZE. Jury: Rapporteurs : F. LAVASTE, Professeur à l'ENSAM, Paris, L. RAKOTOMANANA, Professeur à l'Université de Rennes. Examinateurs : J.P. CARRET, Professeur à la Faculté de Médecine, Lyon, E. HAUG, Ingénieur, ESI Group, Rungis, J.P. MARIOT, Professeur à l'Institut dAcoustique et de Mécanique, Le Mans, J.P. VERRIEST, Directeur de Recherche du LBMC.
