Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article présente une vision synthétique des différents dispositifs permettant la mesure du mouvement humain, et en particulier des systèmes opto-électroniques à marqueurs passifs. Les méthodes de calcul de la cinématique articulaire et les erreurs liées au protocole expérimental sont décrites. Le calcul par dynamique inverse des moments représentant l'action résultante des muscles croisant une articulation, puis les principales approches utilisées pour avoir accès aux forces développées dans les différents muscles sont exposés.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
This article aims to give an overall view of the various devices used for measuring human movement and in particular opto-electronic systems based on passive markers. Methods for computing the joint kinematics and the errors related to the experimental protocol are described. The inverse dynamics calculation giving the moments representative of the resulting action of all muscles crossing the joint, then the main approaches used to evaluate the forces developed in the different muscles are exposed.
Auteur(s)
-
Laurence CHÈZE : Professeur des universités, Université Lyon 1 - Laboratoire de biomécanique et mécanique des chocs, Lyon
INTRODUCTION
Les pathologies de l'appareil locomoteur et neurologiques deviennent un problème majeur de santé publique, notamment en raison du vieillissement de la population et de l'accès plus large aux activités de loisirs dans les pays industrialisés. Pour parvenir à une meilleure compréhension et à un meilleur traitement de ces troubles, les études cliniques, mais aussi sportives ou ergonomiques, font de plus en plus appel à la biomécanique du mouvement, qui consiste à appliquer les outils, méthodes et formalismes de la mécanique à l'étude du mouvement humain en considérant celui-ci comme un système constitué de segments rigides articulés entre eux. Toutefois, par rapport à un système mécanique classique, le corps humain se distingue d'une part par son haut niveau de redondance à la fois cinématique et musculaire, mais également par une commande très complexe qui permettent, ensemble, une très grande diversité et de larges possibilités d'adaptation dans les gestes et les postures. La modélisation musculo-squelettique tente donc d'apporter des éléments de compréhension plus fins sur la contribution des différentes structures (géométrie articulaire, muscles, tendons, ligaments...) à un mouvement donné.
Dans ce contexte, cet article vise à donner au lecteur une vision synthétique des différentes étapes à franchir, depuis la mesure du mouvement jusqu'à la détermination de résultats interprétables sur le plan clinique. Les différents dispositifs permettant la mesure du mouvement humain sont succinctement présentés. Puis le principe sur lequel repose la reconstruction tridimensionnelle des systèmes les plus couramment utilisés – les systèmes opto-électroniques à marqueurs passifs – est exposé de manière plus détaillée. Les méthodes de calcul de la cinématique articulaire, donnant accès aux mouvements de chaque degré de liberté des articulations à partir des mesures de ces systèmes sont ensuite décrites, et les erreurs liées au système de mesure mais aussi au protocole expérimental utilisé pour sa mise en œuvre sont détaillées. Avant d'aborder la modélisation musculo-squelettique, le calcul par dynamique inverse des moments représentant l'action résultante des différents muscles croisant une articulation est présenté. Enfin, nous terminerons cet article en exposant les principales approches utilisées pour avoir accès aux forces développées dans les différents muscles au cours d'un mouvement.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
Systèmes d’analyse du mouvement Plateformes dynamométriques Enregistrement électromyographique Evaluation clinique de la locomotion Performance sportive Analyse cinématique Dynamique des systèmes multi-corps
KEYWORDS
Motion capture systems | Force platforms | Electromyographic recording | Clinical evaluation of locomotion | Sport’s performance | kinematics | Multi-body dynamics
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Technologies pour la santé
(131 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Dynamique inverse
En anglais
3. Erreurs liées à la mesure du mouvement
3.1 Erreurs instrumentales
En ce qui concerne les systèmes d'analyse de mouvement à capture optique, les erreurs instrumentales correspondent aux erreurs avec lesquelles les positions tridimensionnelles des marqueurs passifs sont reconstruites dans le référentiel global du laboratoire, qui sont dues au système opto-électronique lui-même. Ces erreurs instrumentales sont de deux types . D'une part, des erreurs systématiques dépendent de la validité du modèle choisi pour définir les caméras et de la précision avec laquelle sont identifiés les paramètres de ce modèle lors de la phase de calibrage du système. D'autre part, des erreurs aléatoires sont liées au calcul du centre du marqueur, c'est-à-dire à la prise en compte de la distorsion de sa forme lorsque la vitesse d'obturation n'est pas adaptée à sa vitesse de déplacement, ou lorsque certains marqueurs sont partiellement occultés ou encore fusionnent s'ils sont trop proches...
Pour limiter les erreurs systématiques, il convient de définir avec soin la configuration expérimentale, c'est-à-dire le volume de travail, le nombre et la position optimale des caméras, la taille des marqueurs... et de prendre le temps de bien balayer tout l'espace utile lors du calibrage dynamique (§ 1.2). La correction des erreurs aléatoires se base essentiellement sur des techniques de lissage ou de filtrage des trajectoires de marqueurs ...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Technologies pour la santé
(131 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Erreurs liées à la mesure du mouvement
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HARTLEY (R.), STRUM (P.) - Triangulation. - Computer vision and Image Understanding, 68(2), p. 146-157 (1997).
-
(2) - ZHAO (H.), WANG (Z.) - Motion measurement using inertial sensors, ultrasonic sensors, and magnetometers with extended kalman filter for data fusion. - IEEE Sensors Journal, 12(5), p. 943-953 (2012).
-
(3) - SABATELLI (S.), GALGANI (M.), FANUCCI (L.), ROCCHI (A.) - A double-stage Kalman filter for orientation tracking with an integrated processor in a 9-D IMU. - IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 62(3), p. 590-598 (2013).
-
(4) - MAHONY (R.), HAMEL (T.), PFLIMLIN (J.) - Nonlinear complementary filters on the special orthogonal group. - IEEE Transactions on Automatic Control, 53(5), p. 1203-1218 (2008).
-
(5) - EL-GOHARY (M.), McNAMES (J.) - Shoulder and elbow joint angle tracking with inertial sensors. - IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 59(9), p. 2635-2641 (2012).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Base de données publique contenant les données d'actions mécaniques articulaires mesurées à partir de prothèses instrumentées dans différentes situations de la vie courante (page consultée le 11 février 2014) http://www.orthoload.com/
Orthoload, Loading of orthopaedics implants, en ligne, 2014, Bergman G. editor http://www.OrthoLoad.com
HAUT DE PAGE
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Technologies pour la santé
(131 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
