Modélisation biomécanique 3D de l'épaule par une approche multicorps : Évaluation de l'amplitude physiologique

Details

Supervisors

Fisette, Paul ; Timmermans, Sébastien

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil mécanicien, à finalité spécialisée

Abstract

frL'épaule est l'articulation la plus mobile du corps humain, mais cette mobilité exceptionnelle se fait au prix d'une stabilité faible. Ce manque de stabilité la rend particulièrement vulnérable aux blessures. La pathologie de l'épaule est la troisième cause de consultation en médecine musculo-squelettique. Comprendre et modéliser sa cinématique est donc essentiel pour caractériser son amplitude physiologique et orienter la planification chirurgicale. Ce mémoire présente un modèle cinématique 3D de l'épaule, implémenté dans le logiciel Robotran, incluant quatre articulations et une contrainte de contact scapulo-thoracique. Deux mouvements sont simulés, l'abduction et la flexion. L'amplitude maximale est déterminée automatiquement par détection d'un contact osseux. Pour l'abduction et la flexion, l'amplitude maximale physiologique obtenue est respectivement de 157,2° et 166,6°, en accord avec la littérature. Une étude paramétrique montre qu'une réduction de la longueur de la clavicule entraîne une diminution de l'amplitude maximale physiologique. La validation repose sur la vérification que les longueurs des unités musculo-tendineuses simulées restent dans les bornes physiologiques. Ce modèle constitue un outil cinématique personnalisable, avec des perspectives d'application en planification chirurgicale et en rééducation. The shoulder is the most mobile joint in the human body, but this exceptional mobility comes at the cost of low stability. This lack of stability makes it particularly vulnerable to injury. Shoulder pathology is the third most common reason for consultation in musculoskeletal medicine. Understanding and modeling its kinematics is therefore essential to characterize its physiological range of motion and to guide surgical planning. This thesis presents a 3D kinematic model of the shoulder, implemented in the Robotran software, including four joints and a scapulothoracic contact constraint. Two movements are simulated: abduction and flexion. The range of motion is determined automatically through bone contact detection. For abduction and flexion, the range of motion obtained is 157.2° and 166.6° respectively, in agreement with the literature. A parametric study shows that a reduction in clavicle length leads to a decrease in the maximum physiological range of motion. Validation relies on verifying that the simulated muscle-tendon unit lengths remain within physiological bounds. This model constitutes a customizable kinematic tool, with prospects for application in surgical planning and rehabilitation.