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PhD thesis

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BY ››Cédric SCHWARTZ
DIRIGEE PAR ››Remy-Neris O
Title ››Contribution à l'élaboration d'un espace commun de représentation pour l'analyse morpho-fonctionnelle du membre supérieur : application à l'articulation glénohumérale
THESE DE ››SCIENCE
INSTITUTION ››Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications de Bretagne
ECOLE DOCTORALE ››Matisse, Rennes
DATE DEBUT ››2005-09-01
SOUTENUE LE ››2009-03-01
RESUME ››La compréhension des dysfonctionnements locomoteurs est limitée par l’absence de
technologie permettant l’analyse dynamique des structures internes et en particulier des
segments osseux. Les imageurs tridimensionnels donnent accès à une description précise
mais statique de la morphologie osseuse. Les systèmes d’analyse du mouvement par marqueurs
externes fournissent quant à eux une information dynamique mais potentiellement empreinte
d’erreurs relativement importantes en raison de la présence de tissus mous entre les os et la
peau.
Dans un premier temps, une étude a été menée pour proposer une méthode de correction des
artéfacts des tissus mous lors de l’estimation du mouvement. Une approche surfacique est
décrite. Cette méthode repose sur le suivi de la déformation, induite par le déplacement de
l’omoplate, d’une nappe de marqueurs à la surface de la peau. Le suivi est réalisé par un
algorithme de recalage robuste, l’IMCP. Cet algorithme, développé dans des travaux
précédents, a été modifié et adapté de manière à prendre en compte le contexte de l’étude. Les
améliorations ont principalement consisté en un post-traitement des données afin d’exploiter au
maximum les capacités de mutualisation de l’information de l’algorithme, la prise en compte
de l’influence des bords de la nappe de marqueurs et enfin l’optimisation du temps de calcul.
Dans un second temps, afin de réaliser une étude morpho-fonctionnelle dans un espace
commun de représentation, un protocole spécifique d’acquisition IRM a été mis en place.
Celui-ci a pour objectif le recalage des repères locaux propres à l’acquisition morphologique et
à celle du mouvement. L’analyse morpho-fonctionnelle de l’articulation glénohumérale, dans
le cas de mouvements empreints d’erreurs, a également nécessité le développement de mesures
quantifiant la cohérence articulaire.
Les résultats obtenus montrent que l’utilisation d’une nappe de marqueurs recouvrant
l’omoplate à la surface de la peau ne permet pas le suivi de l’empreinte de l’os. L’étude sur des
simulations conduisent à avancer 2 hypothèses pour expliquer ces résultats : le bruit crée par
les tissus mous est trop important et / ou la résolution de la surface de la peau disponible est
insuffisante. L’intérêt de tendre vers des méthodes d’acquisition sans marqueurs est ainsi
également mis en évidence. L’analyse morpho-fonctionelle a quant à elle mis en évidence
l’influence du protocole d’acquisition utilisé sur la cohérence articulaire lors de l’animation des
os. Le choix du positionnement des marqueurs sur l’omoplate et sur l’humérus ainsi que la
méthode de traitement employée pour reconstruire le mouvement ont ainsi une influence
significative sur l’estimation du mouvement des structures osseuses.