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Université de Montréal
Imagerie des muscles du membre supérieur et du dos
par
Gnahoua Zoabli
Institut de génie biomédical
Faculté de médecine
Thèse présentée à la Faculté des études supérieures
en vue de l’obtention du grade de Philosophiae Doctor (Ph.D.)
en génie biomédical
Décembre, 2005
©, Gnahoua Zoabli, 2005

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Université de Montréal
Faculté des études supérieures
Cette thèse intitulée :
Imagerie des muscles du membre supérieur et du dos
présentée par
Gnahoua Zoabli
a été évaluée par un jury composé des personnes suivantes :
Jean Meunier, Ph.D.
président-rapporteur
Pierre A. Mathieu, Ph.D.
directeur de recherche
Farida Chériet, Ph.D.
membre du jury
Lahbib Soualmi, Ph.D.
examinateur externe
Gilles Beaudoin, Ph.D.
représentant du doyen de la FES

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RÉSUMÉ
Pour étudier l’activité des muscles, on se sert généralement du signal électrique
qui donne lieu à la contraction musculaire. Ce signal électromyographique (EMG) dont
l’amplitude est proportionnelle à la force développée par un muscle se propage jusqu’à la
surface de la peau où on peut le capter avec des électrodes. L’amplitude du signal de
surface est d’autant plus faible que la distance séparant le muscle de la peau est grande.
De plus, le volume conducteur qui occupe cet espace agit comme un filtre passe-bas sur
le contenu fréquentiel du signal. Compte tenu aussi que plusieurs muscles peuvent être
simultanément actifs, l’interprétation du signal EMG n’est pas facile. Toutefois, en
disposant d’informations anatomiques sur les muscles d’intérêt et sur le milieu séparant
les muscles de la surface de la peau on dispose d’éléments importants pour fournir une
interprétation éclairée du signal EMG. Pour bien faire ce travail, les images ou
illustrations disponibles dans des atlas sont inadéquates et il faut disposer d’images plus
représentatives de la situation dans laquelle les signaux EMG sont captés. Dans notre cas,
on a choisi d’utiliser des images de résonance magnétique (IRM). Les structures d’intérêt
ont été identifiées puis délimitées sur des tranches successives de manière à obtenir
diverses dimensions telles la longueur, le volume ainsi que la position relative d’un
muscle par rapport à ses voisins. Dans le cadre de cette thèse, on a procédé à des
acquisitions d’IRM sur le bras droit de 7 sujets sains ainsi que sur les muscles du dos de 8
patients souffrant de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD). D’autre part, une
banque d’images de 88 patients scoliotiques a été constituée à partir des archives d’un
centre hospitalier. On a alors cherché à identifier les paramètres d’acquisition IRM qui

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offraient le meilleur contraste pour la segmentation musculaire. Pour 17 de ces patients
une analyse des masses musculaires et de l’épaisseur du pli sous-cutané au niveau des
muscles paraspinaux a été réalisée.
Chez nos sujets sains, on s’est intéressé à étudier les variations de l’épaisseur de la
peau et de celle du gras sous-cutané le long et autour du bras et de l’avant-bras. On a
aussi identifié et mesuré 6 muscles au niveau du bras et 14 autres pour l’avant-bras. Sur
chaque tranche IRM, la surface de chaque muscle a été obtenue afin de mieux estimer sa
contribution potentielle à l’amplitude du signal EMG recueilli à la surface de la peau. La
position relative de ces muscles a aussi été déterminée. À partir de ces mesures ainsi que
des signaux enregistrés chez ces mêmes sujets dans le cadre d’un projet de maîtrise, on a
démontré que l’amplitude et la densité spectrale de l’EMG de surface diminuaient avec
l’augmentation de l’épaisseur de la peau et du gras sous-cutané. Les mesures de longueur,
de surface et de volume qu’on a obtenues ont été comparées aux valeurs disponibles dans
la littérature. Tandis que la longueur des muscles s’est avérée similaire à celle rapportée,
le poids et le volume des petits muscles ont été surestimés.
À partir de plusieurs mesures effectuées sur chacune des 3 couches formant la
peau et le gras sous-cutané, on a trouvé une plus grande épaisseur au niveau du bras que
pour l'avant-bras. De plus, alors que cette épaisseur est constante le long du membre, elle
varie sensiblement le long de sa circonférence. Parmi ces couches, c’est l’épaisseur de
l’hypoderme qui varie le plus. On a constaté que cette épaisseur est sensiblement plus
grande pour les femmes que pour les hommes.

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En relation avec la scoliose idiopathique adolescente, on a étudié les muscles du
dos. Dans un premier temps, la banque de données d’IRM de 88 patients a été utilisée
pour identifier une séquence de résonance magnétique (SE-T1) qui permettait d’obtenir le
meilleur contraste permettant d’identifier la frontière entre les muscles ainsi qu’avec le
pli cutané ou le gras infiltré dans les muscles. Avec cette séquence, on a par la suite
identifié 17 patients pour qui la courbure scoliotique avait été complètement imagée. On
s’est alors intéressé au volume des muscles paraspinaux et à l’épaisseur du pli cutané au
niveau du dos en vue de pouvoir expliquer pourquoi on enregistre fréquemment un signal
EMG de plus grande amplitude du côté convexe de la déviation. On a alors trouvé,
contrairement à ce qui était attendu, qu’un plus grand volume musculaire pouvait se
situer autant du côté convexe que concave et non pas toujours dans la région de l'apex.
Quant à l’épaisseur du pli cutané au-dessus des muscles du dos, elle est à l’apex toujours
plus grande du côté concave que convexe et cette différence diminue à mesure qu’on
s’éloigne de l’apex. Avec ces informations, on peut alors considérer que la plus grande
amplitude des signaux EMG mesurés du côté convexe pourrait être due à une plus grande
excitabilité des fuseaux neuromusculaires du côté convexe vu l’étirement du muscle. Un
mécanisme mis en place pour contrer le développement de la courbure pourrait aussi être
à l’origine d’une commande motrice plus importante du côté convexe.
Chez les patients DMD, on sait que la dégénérescence musculaire conduit souvent
au développement d’une scoliose. C’est dans le but de mieux cerner cette dynamique
qu’un protocole impliquant la prise d’IRM ainsi qu’une analyse électromyographique des
muscles du dos a été effectué chez ces patients. Alors que l’étude de l’EMG a été réalisée
par un étudiant de maîtrise, une autre personne au niveau du doctorat travaillait à