Modélisation musculosquelettique en vue d’une analyse de la démarche symétrique et asymétrique

Ronat, Margot (2024). Modélisation musculosquelettique en vue d’une analyse de la démarche symétrique et asymétrique. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Introduction : L’analyse de la locomotion humaine est un domaine dans lequel beaucoup de recherches sont effectuées afin de comprendre les mécanismes de la marche. Cependant, l’analyse de cette dernière en condition symétrique et asymétrique se fait plus rare surtout pour une analyse des paramètres cinétiques dans ces conditions.

Objectifs :
1) Utiliser et personnaliser un modèle permettant d’estimer les forces de contact au genou durant la marche en condition symétrique et asymétrique.
2) Simuler les effets de l’asymétrie de marche sur des sujets sains.
3) Quantifier l’asymétrie des forces de contact aux genoux et aux forces de réactions au sol avec un indice de symétrie. 4) Comparer les évolutions des indices.

Méthodologie : Utiliser le modèle musculosquelettique TLEM version 2 développé par Carbone et al. et l’Anybody Modeling System dans le but qu’il soit piloté et mis à l’échelle grâce aux données cinématiques, provenant de l’étude de l’asymétrie de vitesse du tapis roulant à deux courroies sur la biomécanique de la locomotion chez l’humain sain réalisé par P. Gourdou.

Résultats : Les résultats ont montré que le comportement symétrique est différent pour chaque sujet et se fait de manière aléatoire selon les différentes conditions de marche appliquée. Donc aucune corrélation significative n’a été démontrée entre l’évolution bilatérale des forces de contact aux genoux et le taux d’asymétrie de marche. Puis aucun modèle de régression linéaire commun pour les sujets n’a été trouvé.

Discussion : Les résultats ont donc montré un comportement très spécifique et individuel pour chaque sujet. Cette particularité peut être justifiée par de nombreux paramètres à commencer par celui que chaque personne possède des activations musculaires propres à leur manière de marcher. Il sera donc intéressant d’ajouter à cette analyse les électromyographies (EMG). Puis les paramètres cinématiques comme les angles articulaires de la cheville et du genou seraient pertinents, car ils jouent un rôle majeur dans l’évolution des forces de contact articulaire.

Titre traduit

Musculoskeletal modeling for symmetric and asymmetric gait analysis

Résumé traduit

Introduction: The analysis of human locomotion is a field in which much research is conducted to understand the mechanisms of walking. However, the analysis of walking in both symmetric and asymmetric conditions is less common, especially for an analysis of kinetic parameters in these conditions.

Objectives:
1) Use and customize a model to estimate knee contact forces during walking in both symmetric and asymmetric conditions.
2) Simulate the effects of walking asymmetry on healthy subjects.
3) Quantify the asymmetry of knee contact forces and ground reaction forces with a symmetry index.
4) Compare the evolution of the indices.

Methodology: To employ the musculoskeletal model TLEM (Twente Lower Extremity Model) version 2 developed by Carbone et al. and the Anybody Modeling System to pilot and scale it using kinematic data from the study on the asymmetry of the two-belt treadmill speed on the locomotion biomechanics in healthy humans conducted by P. Gourdou.

Results: The results showed that symmetric behavior varies for each subject and occurs randomly under different walking conditions applied. Therefore, no significant correlation was demonstrated between bilateral evolution of knee contact forces and gait asymmetry rate. Furthermore, no common linear regression model for subjects was found.

Discussion: The results thus showed a very specific and individual behavior for each subject. This particularity can be justified by numerous parameters, starting with the fact that each person has muscle activations unique to their way of walking. It will therefore be interesting to add electromyography (EMG) to this analysis. Additionally, kinematic parameters such as ankle and knee joint angles would be relevant as they play a major role in the evolution of joint contact forces.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie des technologies de la santé". Comprend des références bibliographiques (pages 145-149).
Mots-clés libres:	marche, biomécanique, modélisation, musculosquelettique, dynamique inverse, force de contact, bilatéral
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Aissaoui, Rachid
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	03 juin 2024 14:05
Dernière modification:	03 juin 2024 14:05
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3459

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