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

Il existe un manque de consensus au sujet des mouvements du genou. Aucune des methodes utilisees pour analyser la cinematique 3D du genou n’est acceptee de facon unanime par la communaute scientifique. Ces dernieres presentent en effet des limites, soit en termes d’applicabilite en routine clinique, soit en termes de compensation des artefacts des tissus mous (ATM). L’objectif principal de ce projet de doctorat consiste donc a ameliorer l’evaluation fonctionnelle du genou en proposant une methode de mesure de la cinematique 3D qui soit a la fois precise, non invasive et peu irradiante. Cette methode fait intervenir le systeme de captation du mouvement KneeKG™, la methode d’optimisation multi-corps (MBO), et le systeme de radiographie biplan EOS®. Premierement, les ATM affectant les mesures du KneeKG™ au cours d’accroupissements sous charge effectues par des sujets sains et arthrosiques ont ete quantifies a l’aide d’EOS®. L’impact de ces ATM sur la cinematique 3D du genou des sujets a ensuite ete evalue. Cette etude 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 cinematique 3D du genou. Deuxiemement, les accroupissements dynamiques et quasi-statiques effectues par les sujets ont ete compares en termes de cinematique 3D, de cinetique 3D et d’electromyographie des membres inferieurs. Cette etude montre que les deux conditions d’accroupissement sont similaires. Les differences cinematiques observees au genou sont inferieures a 1,5° et 1,9 mm. Troisiemement, les performances de huit combinaisons de modeles articulaires utilisees lors de la MBO pour compenser les ATM du KneeKG™ ont ete evaluees. Cette etude montre qu’aucune des combinaisons actuelles n’est ideale pour corriger l’ensemble de ces ATM. Les erreurs de mesures residuelles atteignent 13° et 7 mm apres correction. Quatriemement, des modeles personnalises du genou ont ete developpes a partir de modeles 3D des os issus d’EOS®. Utilises lors de la MBO, ces modeles personnalises s’averent les plus efficaces pour corriger les ATM du KneeKG™. Les erreurs residuelles oscillent entre 2-6° et 2-4 mm pour les rotations et deplacements des genoux sains et OA. Cinquiemement, la methode de mesure developpee a ete mise a profit pour proposer une methode de fusion de la geometrie 3D et de la cinematique 3D du genou, et ainsi calculer les surfaces de contact articulaires du genou. Les resultats obtenus par cette etude sont prometteurs. En conclusion, la combinaison du KneeKG™, de la MBO et du systeme EOS® a permis d’obtenir une methode quantifiant de maniere relativement precise, non invasive et peu irradiante la cinematique 3D de genou sains et OA au cours d’accroupissements dynamiques.