Thèse de Thomas Bonis


Sujet :
Simulation prédictive et temps réel de marche pathologique

Résumé :

Le travail de recherche que je développe rentre dans le cadre d’un projet ANR PRCI OMEGA « Optimization-based forward musculoskeletal simulation of pathological gait »

Le sujet de ma thèse porte sur la modélisation du système musculosquelettique impliqué dans la locomotion et l’étude de l’influence d’une modification pathologique de la démarche d’une personne.

Des simulateurs de marche existent depuis une vingtaine d’années, ils sont principalement utilisés pour l’animation d’avatars dans les jeux vidéo et les films. Plus récemment, grâce à la complexification des modèles numériques de l’anatomie humaine et à l’amélioration des performances des calculateurs, ces simulateurs sont devenus plus réalistes et utilisables dans un contexte clinique. Ils ont commencé à être utilisé en médecine, par exemple pour évaluer les forces qui s’exercent aux articulations, mais leur utilité est limitée par leur incapacité à prédire l’influence de troubles musculosquelettiques.

Pour dépasser cette limite il est nécessaire de concevoir des modèles basés sur la morphologie du patient et de son mouvement qui permettent la modélisation de troubles musculosquelettiques. Pour ce faire, je cherche à développer un contrôleur capable de simuler et de prédire des mouvements de marche pour un sujet virtuel en fonction de sa morphologie. Ce contrôleur sera intégré à un simulateur utilisant les contractions musculaires pour animer le sujet virtuel. Des modèles de diverses altérations musculosquelettiques seront ajoutés. Afin de pouvoir tester et valider mon simulateur, nous travaillons en collaboration avec le Laboratoire de Biomécanique et de Biomatériaux (LBB) du CHU de Hanovre (Allemagne). Ce laboratoire nous fournit des données cliniques issues de sujets sains et de patients, et intervient au niveau de la validation du modèle.

Dans le futur, ce simulateur prédictif pourrait permettre aux médecins d’avoir un outil supplémentaire dans le traitement de patients présentant des troubles musculosquelettiques. Par exemple, il pourrait aider à la conception et au réglage de prothèses pour un patient amputé.


Encadrant : Saida Bouakaz
Co-encadrant : Nicolas Pronost