Etude du complexe épaule / membre supérieur : lois de comportement en butées et modélisation cinématique

par Arnaud Malak

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Michel Fayet.

Soutenue en 2003

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    Dans le cadre de la protection des automobilistes, le but de la simulation est d'aboutir à un modèle prédictif des lésions de l'être humain quelle que soit la direction de la sollicitation. La modélisation se heurte à un certain nombre de difficultés liées à un manque de données biomécaniques concernant le complexe épaule / membre supérieur. L'objectif de ce travail était de déterminer des lois de comportement (efforts / déplacements) en butées et de proposer un modèle cinématique pour le complexe épaule / membre supérieur. Un protocole expérimental a été mis au point afin d'extraire des données à partir de sujets d'anatomie. Ce protocole permet une localisation et une reconstitution des repères et marqueurs osseux dans l'espace. L'analyse des données et la méthode d'optimisation ont permis d'estimer les centres de rotation global et scapulo-huméral du complexe épaule / membre supérieur pour les sujets volontaires et anatomiques. Par ailleurs une méthode de mesure des efforts et moments appliqués tant globalement qu'au niveau de l'articulation scapulo-humérale du complexe / épaule membre supérieur a été développé afin d'estimer les butées globales et scapulo-humérale. Enfin, un modèle cinématique du complexe de l'épaule représenté comme un mécanisme comprenant deux chaînes distinctes : une chaîne fermée à 2 degrés de liberté (sternum - clavicule - omoplate - thorax) et une chaîne ouverte à 3 degrés de liberté (thorax - omoplate - humérus) est proposé.


  • Résumé

    In order to create a biomechanical model of the human body for injury prediction, in relation with road users protection, the laws of movements of skeletal parts under passive loading must be known as well as the resistive forces developed by the structure that limit movement amplitude. For the shoulder complex, very few 3D data on mobility are available and most of the work was done on volunteers with external markers. The objective of this work was to collect data on the relative movement of skeletal components of the shoulder complex, on resistive moment of the shoulder joints versus angular movements and to develop a kinematic model of the shoulder complex. A experimental device was develop to collect data with post mortem human subject. The protocol will be used to re-constitute co-ordinate systems and measurement points materialized by metallic implants inserted in the bones. The data analysis and numerical methods was used to estimate global and scapulo-humeral rotation center for voluntary and post mortem subjects. A measurement system for resistive moment of the shoulder joints was develop to estimate limit force. A kinematic model of the shoulder complex corresponds by two mechanism : a closed chain (sternum - clavicula - scapula - torso) with 2 degree of freedom and an open chain (torso - scapula - humerus) with 3 degree of freedom.

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Informations

  • Détails : 168 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 151-160

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2790)
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