Titre du master Modélisation musculo-squelettique - LBMC

Titre du master
Modélisation musculo-squelettique du rachis cervical : impact du
nombre de lignes d’action musculaires
Titre du master en anglais
Lieu de travail principal
La Doua – LBMC
Encadrants
Raphaël Dumas / Bertrand Fréchède
Contexte
La modélisation musculo-squelettique permet d’estimer les forces musculo-tendineuses et les forces articulaires pour un
mouvement ou une posture donnée. L’obtention de ce type d’information vise à permettre de mieux comprendre
certains comportements en lien avec la pathologie, et de pouvoir par exemple ainsi évaluer numériquement l’effet
d’interventions telles que par le biais d’un dispositif médical. Cette modélisation est néanmoins numériquement complexe
avec des approches de modélisation continues, et une approche couplée avec une modélisation corps-rigides offre la
perspective de pouvoir traiter séparément le problème de résolution du problème de redondance musculaire à ce niveau.
Un modèle musculo-squelettique du rachis cervical a été récemment développé en Matlab au LBMC à cet effet. La
géométrie musculaire et articulaire est tirée de la littérature (i.e., modèle OpenSim) et a été modifiée (prise en compte de
muscles manquants, révision des sections musculaires) [1]. Une première validation de ce premier modèle a été réalisée
par rapport à la littérature [2] en termes de répartition des activations musculaires dans différentes tâches isométriques.
Les résultats ne semblent néanmoins pas tout à fait cohérents, notamment au regard des résultats d’un modèle récent de
la littérature [3], comportant plus de lignes d’action musculaires.
Objectif
L’objectif de ce travail de master est de développer une nouvelle version du modèle afin de prendre en compte un plus
grand nombre de lignes d’action musculaires, et de comparer les deux versions afin d’évaluer l’impact de la géométrie
musculaire sur les forces musculo-tendineuses et les forces articulaires.
Travail attendu
Le projet comprend (a) une étude bibliographique exhaustive de l’impact du nombre de lignes d’actions musculaires sur
les forces musculo-tendineuses et les forces articulaires (dans des modèles musculo-squelettiques autres que du rachis
cervical), (b) l’implémentation d’une nouvelle géométrie musculaire (et éventuellement articulaire) dans le modèle
musculo-squelettique du rachis cervical (c) la validation comparée des deux versions du modèle.
Références
[1] Lamouri P, Fréchède B. Evaluation of neck muscles activation patterns during simple isometric tasks. Comput Methods
Biomech Biomed Engin 2013; 16(S1): 170-171.
[2] Siegmund GP, Blouin JS, Brault JR, Hedenstierna S, Inglis JT. Electromyography of superficial and deep neck
muscles during isometric, voluntary, and reflex contractions. J Biomech Eng 2007; 129(1): 66-77.
[3] de Bruijn E, van der Helm FCT, Happee R. Analysis of isometric cervical strength with a nonlinear musculoskeletal
model with 48 degrees of freedom. Multibody Syst Dyn 2016; 36(4): 339–362.
Mots-clefs
Modélisation musculo-squelettique, ligne d’action musculaire, validation
Contacts
raphael.dumas(at)ifsttar.fr; bertrand.frechede(at)univ-lyon1.fr