Conséquences des déformations osseuses de l'Infirmité Motrice Cérébrale sur le mouvement mesuré: création d'un espace de représentation commun entre l'imagerie tomodensitométrique 3D et l'analyse du mouvement.

Par Mathieu Lempereur

Financement en 2006

Montant : 13 000€
  • Les déformations osseuses de la paralysie cérébrale (PC) peuvent toucher le membre supérieur. Les techniques d’imagerie médicale permettent de reconstruire en 3 dimensions les structures osseuses et le mouvement du membre supérieur peut être analysé par un système optoéléctronique.
  • L’objectif de ce projet était de mettre en correspondance les structures osseuses du membre supérieur des patients présentant une PC avec les mouvements qu’ils peuvent faire afin de comprendre l’influence des déformations sur les perturbations du mouvement et de modéliser ces déformations.
  • Ce travail a permis de mettre en place les outils méthodologiques pour l’analyse de la correspondance entre les structures osseuse de l’omoplate et les mouvements du membre supérieur. Ce travail doit être élargi à l’ensemble du membre supérieur.
Technologie

L'équipe

Mathieu LEMPEREUR

Ce projet de recherche a été mené par le Dr Mathieu LEMPEREUR (LATIM--CHU de Brest, I3S INSERM  U650--Hôpital Morvan, Brest) en collaboration avec le Pr Olivier Remy-Neris. Mathieu Lempereur, docteur en biomécanique est ingénieur de recherche au CHU de Brest.

Contexte

Les déformations osseuses de la paralysie cérébrale bien connues au membre inférieur le sont moins au membre supérieur. Pourtant certaines personnes présentent des déformations caractéristiques comme les bras en rotation externe chez le tétraplégique qui dépassent du fauteuil et gênent le passage des portes, les difficultés de tourner la main, paume en haut, chez l’hémiplégique. Les caractéristiques et l’influence de ces déformations sur le mouvement sont peu connues. Les techniques d’imagerie médicale (IRM)permettent de reconstruire en 3 dimensions les structures osseuses et le mouvement du membre supérieur peut être analysé par un système optoéléctronique (utilisant des techniques optiques et électroniques).

Objectifs et Méthodologie

L’objectif de ce projet était de mettre en correspondance les structures osseuses du membre supérieur des patients présentant une PC avec les mouvements qu’ils peuvent faire afin de comprendre l’influence des déformations sur les perturbations du mouvement et de modéliser ces déformations.

Ce travail comportait 2 parties menées chez des sujets témoins:

  • la mise en correspondance de la structure osseuse du membre supérieur et du mouvement par l’analyse optoélectronique
  • l’étude des variations physiologiques de la relation entre la forme et la fonction 

Résultats d'avancement

Le travail réalisé a consisté à :

  • définir les modalités d’acquisition des images des structures osseuses du membre supérieur. Différents tests ont été effectués avec soit l’IRM soit le scanner et l’IRM avec des images en 3 dimensions et des marqueurs visibles a été retenue.
  • définir les modalités d’analyse tridimensionnelle du mouvement du membre supérieur : la capture du mouvement est réalisée par un système optoélectronique avec 7 caméras infrarouges, 120 marqueurs étant collés au niveau de l’omoplate (scapula). Les mouvements analysés ont été des mouvements d’élévation du bras droit en position couchée, de flexion-extension, abduction-adduction et de rotation.

Trois méthodes d’analyse du mouvement ont été développées permettant de calculer le mouvement en 3 dimensions de l’omoplate par rapport au tronc. Le mouvement obtenu par une de ces 3 méthodes peut ensuite être appliqué aux structures osseuses grâce au recalage effectué des marqueurs de l’IRM et des marqueurs du mouvement permettant ainsi de visualiser la structure osseuse de la scapula au cours du mouvement.

Perspectives

Ce travail a permis de mettre en place les outils méthodologiques pour l’analyse de la correspondance entre les structures osseuse de l’omoplate et les mouvements du membre supérieur. Ce travail doit d’une part être élargi à l’ensemble du membre supérieur et d’autre part conduire au développement d’applications pour les patients présentant une paralysie cérébrale et permettre notamment de proposer des solutions thérapeutiques chirurgicales adaptées à chaque sujet en simulant l’effet de la correction sur le mouvement réel du sujet

Pour aller plus loin

  • M. Lempereur S. Brochard O. Rémy-Néris A protocol to analyze 3D scapulo-humeral motion in children Gait & Posture 2012; 36 (Supplement 1): s35-s36
  • Brochard S, Lempereur M, Rémy-Néris O. Accuracy and Reliability of Three Methods of Recording Scapular Motion Using Reflective Skin Markers. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine 2011; 225: 100-105