Méthodes expérimentales et fusion de données imagerie-cinématique pour la modélisation du mouvement pathologique de l'épaule

This work takes place in the context of shoulder complex motion measurement in biomechanics. We present the technologies and methods that apply to this problem, and the associated obstacles (particularly the skin tissue deformation), in order to justify our choice of performing data fusion between measurements where the subjects remain still, and other where they are in motion. We suggest to perform this data fusion through spatial interpolation of reference frames from scattered data, specifically with the natural neighbors algorithm, that has been adapted to the framework of this study. A series of experimentations with a manipulator robot has been performed in order to assess the feasibility of the developed method, the robot giving access to ground truth that would be unavailable with human experimentations. The results we obtained encouraged us to pursue the study with human experimentations. These experimentation have been performed using an optoelectronic motion capture technology. The data gathered while subjects remained still, and the one acquired with the subjects in motion allowed us, through natural neighbor’s interpolation, to estimation the motion of the scapula relative to the thorax, for abduction, flexion, and scapular plane elevation movements. The results we obtained were similar to the ones found in the literature, encouraging on the one hand the method we developed, and on the other hand the spatial interpolation approach for bone motion measurement in biomechanics, compensating the skin tissue artefact.Nous présentons les différentes technologies et méthodes permettant de mesurer les mouvements de l'épaule, et les difficultés associées, comme le glissement des tissus. Cela nous permet d'étayer notre choix de réaliser une fusion de données entre des acquisitions de capture de mouvements optoéléctronique où le sujet est immobile, et d'autres où le sujet est en mouvement. Nous proposons de réaliser cette fusion de données par de l'interpolation spatiale de repères de coordonnées à partir de données dispersées, et plus particulièrement avec la méthode d'interpolation par voisins naturels, qui a été adaptée aux besoins de cette étude. Des expérimentations avec un robot manipulateur ont été réalisées afin de vérifier la faisabilité de la méthode développée. Le robot manipulateur fournit une vérité terrain qui serait inaccessible avec l'humain. Les résultats de ces expérimentations nous ont encouragés dans la poursuite de l'étude avec des expérimentations sur l'humain. Les données acquises avec sujets immobiles et celles réalisées avec sujets en mouvement nous ont permis, par l'application de l'interpolation par voisins naturels, d'estimer les mouvements de la scapula par rapport au torse alors que les sujets réalisaient des mouvements d'abduction, de flexion, et d'élévation dans le plan de la scapula. Les résultats obtenus concordent avec la littérature. Ainsi est encouragée l'utilisation d'une part de la méthode que nous avons développée, et d'autre part, plus globalement, de l'approche de l'interpolation spatiale pour la mesure des mouvements des os en compensant les glissements des tissus