Modélisation des indices de CGF de type articulaire

Mesure de la posture du membre supérieur

La première donnée nécessaire pour la détermination des CGF est la posture de la chaine cinématique définie au travers de ses angles articulaires. Dans le cadre de l’analyse du mouvement, l’outil de référence est le système optoélectronique composé de plusieurs caméras réparties autour de l’espace étudié. Celles-ci permettent d’enregistrer les trajectoires d’un ensemble de marqueurs réfléchissants posés sur les segments corporels de la chaîne cinématique considérée (Wu et al., 2002; Wu et al., 2005). Cette technique présente l’avantage d’être non invasive, sans émission de radiation nocive, adaptée pour des mouvements à haute vitesse (plusieurs centaines d’Hz) et de permettre des mesures dans des volumes importants.

Ainsi, ces systèmes constituent l’outil de prédilection pour l’analyse du mouvement. Certains utilisent des marqueurs actifs composés de diodes électroluminescentes émettant une lumière sur une longueur d’onde bien précise et donc, facilement repérable sur la scène enregistrée. D’autres emploient des marqueurs passifs permettant de refléter les infrarouges émis par un projecteur à LED situé autour des objectifs des caméras. La peau absorbant les infrarouges, les marqueurs ressortent alors de manière très nette de la scène filmée. Figure 26 : Anatomie du membre supérieur (vue antérieur). En bleu sont inscrits les articulations et en noir les principaux os

Lorsqu’un marqueur est vu par au moins deux caméras, sa position 3D peut être reconstruite à condition que les caméras connaissent leur position et orientation relatives. Pour ce faire, une phase de calibrage des caméras est nécessaire. Elle consiste à « balayer » tout l’espace de travail avec un dispositif portant des marqueurs de géométrie très bien définie. Ensuite, la position des caméras est déterminée au moyen d’une procédure intégrée au système. Enfin, une mire équipée d’au moins 3 marqueurs permet de créer un repère lié au laboratoire (repère global). Après enregistrement et avant que les données puissent être exploitées, il est nécessaire d’identifier tous les marqueurs présents dans la scène mesurée.

Les systèmes optoélectroniques intègrent maintenant dans leur logiciel un mode de labélisation automatique. Pour cela, une mesure dite « statique » est réalisée au préalable pour laquelle tous les marqueurs posés sur le sujet doivent être visibles. Même si ces systèmes sont encombrants et nécessitent souvent un post traitement important, ils présentent l’avantage de laisser une grande liberté de mouvement et sont considérés comme « le gold standard » dans la mesure tridimensionnelle du mouvement. En effet, plusieurs études ont évalué la précision des systèmes de mesures optoélectroniques et indiquent que les erreurs de mesures peuvent être inférieures au millimètre (Richards, 1999; Windolf et al., 2008; Yang et al., 2012). Cependant plusieurs sources d’erreurs ont été identifiées :

– Le positionnement exact des marqueurs sur des points anatomiques précis est essentiel pour définir les repères anatomiques permettant la description de la cinématique des segments corporels (Grood et Suntay, 1983; Wu et Cavanagh, 1995; Wu et al., 2002; Wu et al., 2005). Afin de réduire l’erreur intersession, ils doivent toujours être placés par le même expérimentateur. – Si les marqueurs ne sont vus que par une caméra leur position 3D ne peut pas être déterminée. Ceux situés sur la partie médiale des segments sont généralement les plus concernés par ce type d’erreur. – La chute des marqueurs due à une collision entre segments corporels ou avec l’environnement. En effet, il est difficile de replacer le marqueur exactement au même endroit.