Modélisation mécanique in vivo personnalisée du genou via l’Imagerie par Résonance Magnétique

Ln vivo personalized mechanical modelling of the knee from MRI Data

• Auteur / Autrice : Morgan Sangeux
• Direction : Marie-Christine Ho Ba Tho
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie biomédical
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cartographie -- Informatique

Ligament croisé antérieur du genou

Genou -- Maladies

Prothèses de genou

Analyse du mouvement

Biomécanique

Éléments finis, Méthode des

Genou

Mécanique humaine

Imagerie par résonance magnétique

Résumé

Le travail de thèse concerne l'étude du comportement mécanique du genou. Un modèle numérique 3D in vivo personnalisé du genou obtenu par la méthode des éléments finis a été développé à partir de l'Imagerie par Résonance Magnétique. La première partie du travail a concerné la mise en place et l'exploitation sur Il sujets sains d'un protocole d'analyse du mouvement. Cette partie a permis l'évaluation d'un système de marqueurs externes. La deuxième partie concerne l'étude des pressions de contact dans le cartilage et les ménisques au cours du mouvement. Cette partie a débouchée sur une méthode de cartographie de l'épaisseur du cartilage ainsi que la création d'un modèle éléments finis. La troisième partie concerne la détermination in vivo des propriétés du ligament croisé antérieur à partir du test clinique de Lachman réalisé au sein de l'IRM. Les résultats trouvent leur application dans l'évaluation quantitative des pathologies du genou ainsi que dans le développement des prothèses.

This work concerned the mechanical behavior of the knee. A numerical 3D model in vivo has been developed derived from MRI images. The first part of the work was the development and the use on 11 normal subjects of a movement analysis protocol based on MRI data. The results allowed to provide a quantitative evaluation of an external marker set system. Ln the second part, the computation of the contact pressure areas on the cartilage and the meniscus during the personalized knee movement was performed. A method to determine the cartilage thickness map and the building of a personalized finite element model of the knee has been developed. The last part of the work concerned the in vivo determination of the mechanical properties of the Anterior Cruciate Ligament derived from the Lachman test reproduced in the MRI environment. The results of the work are of interest for the quantitative evaluation of pathological knee and in the development of numerical models for testing knee implants.