ANATOMIE DU GENOU 

ANATOMIE DU GENOU 

 Anatomie du genou

Le genou est l’articulation la plus complexe du corps humain. Il constitue la jonction entre la partie haute et la partie basse de la jambe. Cette articulation est constituée de deux jointures placées côte à côte : la jointure fémoro-tibiale qui se situe entre le fémur et le tibia et la jointure fémoro-patellaire qui se trouve entre le fémur et la rotule.
Le genou est constitué de trois segments osseux : les condyles fémoraux, les plateaux tibiaux et la rotule. Ces trois segments sont recouverts d’une fine couche de cartilage articulaire qui répartit les charges et réduit la pression au point de contact au sein de l’articulation. Le mouvement articulaire se fait par le glissement entre ces différentes parties cartilagineuses.
Les surfaces des segments osseux qui constituent l’articulation du genou ne sont pas entièrement en contact entre eux, elles sont séparées par le ménisque dans la partie  fémoro-tibiale. L’articulation du genou est constituée également de ligaments, de tendons et de muscles. Les ligaments croisés antérieurs (LCA) et ligaments croisés postérieurs (LCP) jouent le rôle de stabilisateur et de support de l’articulation, alors que les tendons transmettent la force musculaire. Finalement, les muscles jouent le rôle de commande motrice ou de frein pour l’articulation. Ils permettent de garder la mobilité de l’articulation tout en assurant sa stabilité.

La gonarthrose

Il s’agit de la forme d’arthrite la plus répandue dans le monde, l’une des plus importantes maladies dégénératives du genou et la plus coûteuse (Adams et al., 1999). Elle touche 27 millions d’États-Uniens (Lawrence et al., 2008) ce qui représente 12,1 % de la population adulte (Diseases, 2002). Cette pathologie provoque des douleurs qui diminuent, voire limitent, la capacité fonctionnelle du genou (Arden et Nevitt, 2006). Elle touche 80 % des gens arthrosiques, dont 25 % ne peuvent plus accomplir leurs tâches quotidiennes (WHO Scientific Group, 2003).
Les articulations du corps humain peuvent être toutes sujettes à l’arthrose. Les articulations du genou, de la hanche et des doigts sont très vulnérables parce qu’elles endurent des forces et des charges et sont sollicitées de façon répétitive.
Le genou est exposé à plusieurs contraintes mécaniques, ce qui le rend vulnérable aux blessures : traumatismes, luxations et entorses. Le National Centre for Education Statistics aux États-Unis rapporte plus de 7 000 000 d’opérations chirurgicales effectuées annuellement liées aux troubles du genou (Scott, 1994).
La gonarthrose est observée lorsqu’il y a déséquilibre entre la résistance des tissus articulaires et l’articulation du genou ou, encore, lorsqu’il y a usure du cartilage articulaire qui couvre les extrémités osseuses de l’articulation. Dans le cas normal, appelé aussi non pathologique ou asymptomatique, le cartilage diminue le frottement entre les différentes parties osseuses. La dégradation du cartilage articulaire affecte la bonne répartition des forces sur l’articulation, ce qui nuit aux propriétés biomécaniques et provoque des douleurs chroniques dans l’articulation du genou (Lequesne et Menkes., 1995). Citation de Sokoloff : « Le cartilage vit bien dans une large fourchette de charges; en deçà et au-delà, il souffre » (Sokoloff, 1969).

LA BIOMÉCANIQUE DU GENOU

Cycle de marche

La marche est le moyen de déplacement naturel de l’être humain durant lequel les membres inférieurs sont fortement sollicités. Les personnes souffrant de pathologie aux membres inferieures ont tendance à avoir des perturbations sur l’effort musculaire et à faire plus d’effort pour des petits mouvements. Leur schéma de marche est, par conséquent, une combinaison de mouvements normaux et anormaux.
De nos jours, les chercheurs des laboratoires d’analyse de mouvement cherchent de nouvelles techniques de diagnostic en exploitant le cycle de marche des personnes pour prédire une déformation ou une pathologie. L’utilisation d’une telle approche permet aux cliniciens de façonner leur verdict par rapport à une consultation grâce à la cueillette de données non  visibles à l’œil nu. La compréhension du cycle de marche doit être acquise par tous les spécialistes du domaine de la santé : médecins, cliniciens, kinésithérapeutes, prothésistes, orthésistes et ingénieurs (Perry, 2010). La marche est une série de mouvement des membres inférieurs permettant la translation du
corps vers l’avant. Au cours de son déplacement, les deux membres inférieurs subissent des pressions du poids corporel : l’un constitue la source de soutien tandis que l’autre constitue la source de mobilité. Ils permutent de fonction tout au long de la durée de la marche. Le transfert du poids corporel d’un membre à un autre se fait au contact des deux membres avec le sol. Une seule séquence de cette transition de marche est appelée cycle de marche (CM).
Pour simplifier le cycle, nous choisissons la période du contact du pied au sol comme repère de début et de fin de cycle. Le CM est un intervalle entre deux occurrences successives d’un événement répétitif de la marche (Whittle, 2003).

La cinématique du genou

La cinématique du genou est l’étude des mouvements des segments osseux constituant l’articulation tout en quantifiant leurs déplacements. La cinétique articulaire du genou correspond aux forces et aux moments appliqués à l’articulation durant le CM. Ces forces influencent la cinématique du genou selon les trois plans de mouvement. Le mouvement principal du genou est la flexion-extension qui combine un roulement suivi d’un glissement dans le plan sagittal. Il existe d’autres mouvements complémentaires tels que l’adductionabduction et la rotation interne-externe.

Acquisition des données cinématiques du genou

Le système d’acquisition des données biomécaniques est constitué de marqueurs, de caméras et d’un tapis roulant. Les trajectoires des marqueurs sont suivies par un système de saisie de mouvements tridimensionnelle (3D). Les systèmes de saisie de mouvements sont généralement composés de caméras optoélectroniques qui permettent de suivre les coordonnées 3D des marqueurs actifs (CODA, Dynamics Charnwood, Optotrak, Northern Digital et NDI) ou passifs (VICON et Motion Analysis) placés sur des parties sous-jacentes à l’articulation du genou. Les marqueurs passifs envoient des signaux infrarouges vers les marqueurs et détectent leur réflexion à l’aide de plusieurs caméras (un minimum de 2 à 3, mais 6 à 8 caméras sont souvent recommandées). Les marqueurs actifs sont sous forme de diodes électroluminescentes (DEL) qui sont alimentés et câblés. Chaque DEL envoie une séquence d’impulsions qui est par la suite enregistrée par trois caméras montées sur des bases Il existe deux approches de fixation des marqueurs sur les participants. La première approche consiste à placer le marqueur directement sur la peau et généralement sur un repère osseux anatomique. La deuxième approche consiste à fixer un ensemble d’au moins trois marqueurs à chaque segment de membre, soit directement sur la peau, soit sur une structure rigide.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 ANATOMIE DU GENOU 
1.1 Introduction
1.2 Anatomie du genou
1.2.1 Le fémur
1.2.2 Le tibia
1.2.3 La rotule
1.2.4 Le cartilage articulaire
1.2.5 Le ménisque
1.3 La gonarthrose
1.3.1 Différents types de la gonarthrose
1.3.2 Les principaux facteurs de l’apparition de la gonarthrose
1.3.2.1 L’âge et le sexe
1.3.2.2 L’obésité
1.3.2.3 Les traumatismes
1.3.2.4 Le sport
1.3.2.5 La génétique
1.3.2.6 Alignement des membres inferieurs
1.3.3 Diagnostic de la gonarthrose
1.3.3.1 Diagnostic par un médecin
1.3.3.2 Diagnostic par plusieurs modalités d’imagerie
1.3.3.3 Questionnaire
1.4 Conclusion
CHAPITRE 2 LA BIOMÉCANIQUE DU GENOU 
2.1 Introduction
2.2 Cycle de marche
2.2.1 Phase d’appui
2.2.1 Phase d’envol
2.3 La cinématique du genou
2.3.1 Axes rotationnels du genou
2.3.2 La flexion-extension du genou
2.3.3 Rotation interne-externe du genou
2.3.4 Adduction-abduction du genou
2.4 Acquisition des données cinématiques du genou
2.5 Conclusion
CHAPITRE 3 LA CLASSIFICATION
3.1 Introduction
3.2 La classification de formes
3.2.1 Le prétraitement des données
3.2.2 Sélection des caractéristiques
3.2.3 La classification
3.2.3.1 La classification supervisée
3.2.3.2 La classification non supervisée
3.2.3.3 Évaluation d’un classificateur
3.3 La réduction des données
3.4 La classification de données biomécaniques du genou
3.5 Conclusion
CHAPITRE 4 PROBLÉMATIQUE DE RECHERCHE ET OBJECTIFS DU MÉMOIRE
4.1 Problématique de recherche
4.2 Hypothèses
4.3 Objectifs de la recherche
CHAPITRE 5 MÉTHODOLOGIE
5.1 Introduction
5.2 Base de données
5.3 Filtrage
5.4 Échantillonnage
5.5 Sélection des cycles
5.6 Organigramme
5.7 La classification
5.7.1 Définition de la décomposition en valeur singulière
5.7.2 La projection sur une base orthonormée
5.7.3 Système de classification
5.7.4 L’algorithme du classificateur
5.7.5 Explication graphique du classificateur
5.8 La sélection des caractéristiques
5.8.1 Sélection des caractéristiques des représentations globales
5.8.2 Sélection des caractéristiques des représentations locales
5.9 Évaluation du classificateur
5.9.1 Taux de classification
5.9.2 Matrice de confusion
5.9.3 Validation du classificateur
5.10 Conclusion
CHAPITRE 6 RÉSULTATS
6.1 Introduction
6.2 Classification basée sur la présentation globale des données cinématiques
6.2.1 Classification basée sur la présentation globale des données cinématiques des sujets AS et OA
6.2.2 Classification basée sur la présentation globale des données cinématiques des sujets OAKL1,2 et OAKL3,4
6.2.3 Matrice de confusion
6.3 Classification basée sur la présentation locale des données cinématiques
6.3.1 Classification basée sur la présentation locale des données cinématiques des sujets AS etb OA
6.3.2 Classification basée sur la présentation locale des données cinématiques des sujets OAKL1,2 et OAKL3,4
DISCUSSION ET CONCLUSION

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