WO2011051891A1 - Method for simulating a musculoskeletal system - Google Patents

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WO2011051891A1
WO2011051891A1 PCT/IB2010/054862 IB2010054862W WO2011051891A1 WO 2011051891 A1 WO2011051891 A1 WO 2011051891A1 IB 2010054862 W IB2010054862 W IB 2010054862W WO 2011051891 A1 WO2011051891 A1 WO 2011051891A1
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WO
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musculoskeletal
person
bones
musculoskeletal structure
parameters
Prior art date
Application number
PCT/IB2010/054862
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French (fr)
Inventor
Arnaud Warion
Stéphanie LE ROUX
Ronan Coquin
Original Assignee
Laetolis
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Publication date
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • A61B5/1038Measuring plantar pressure during gait
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T13/00Animation
    • G06T13/203D [Three Dimensional] animation
    • G06T13/403D [Three Dimensional] animation of characters, e.g. humans, animals or virtual beings
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
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    • A61B5/4528Joints

Definitions

  • the present invention relates to a simulation method with a computer system of the musculoskeletal system of a person.
  • the invention relates more particularly, but not exclusively, to the determination of mechanical quantities representative of a stress exerted on the bones via the cartilages and / or muscles of the musculoskeletal system of the person in motion.
  • Models exist to simulate the musculoskeletal system of a person. However, these models do not consider, to the knowledge of the Applicant, the foot as a joint in interaction with the rest of the musculoskeletal system, limiting the accuracy of such models and the appropriateness of setting calibration using of these models. Such models also do not take into account, to the knowledge of the Applicant, the movements of the patella, and do not allow to manage a double condylar contact of the knee joint.
  • the known models do not consider the musculoskeletal system from the feet to the cervical ones.
  • the application US 2008/0285805 discloses a method for measuring mechanical quantities associated with movements of the human body. This request does not teach to simulate the displacement of the musculoskeletal system of a person.
  • the model used according to this application US 2008/0285805 does not represent the foot as a knuckle, the foot being represented as a segment connected to another segment by a hinge.
  • the object of the invention is to meet this need and it achieves this, according to one of its aspects, thanks to a method implemented with a computer system for simulating the musculoskeletal system of a person using a virtual musculoskeletal structure, the musculoskeletal structure extending from the cervical to the feet and representing the feet as a deformable joint,
  • the musculoskeletal structure being modifiable by acting on predefined parameters, the musculoskeletal structure taking into account:
  • At least one of the predefined parameters of the musculoskeletal structure and / or at least one of the input quantities applied to the musculoskeletal structure is varied in order to adapt them to the functioning of the locomotor apparatus of said person.
  • the sagittal plane is also called the plane of flexion / extension of the bone segments of the musculoskeletal system.
  • the adaptation of the musculoskeletal structure to the functioning of the musculoskeletal system of the person may be preceded by a step implemented using a 3D medical imaging device, such as a scanner or an MRI .
  • a 3D medical imaging device such as a scanner or an MRI .
  • the person's musculoskeletal system can be subjected to a scanner or an MRI and, in particular by a three-dimensional reconstruction, obtain a first set of values of the parameters of the musculoskeletal structure.
  • the invention it is possible to identify the specific manner of walking of each person by adapting the musculoskeletal structure and / or the input quantities applied to the structure to the functioning of the musculoskeletal system of this person.
  • the person whose musculoskeletal system is to be simulated can for example be a real or virtual person.
  • the invention allows to take into account movements and efforts potentially responsible for the appearance of pathologies.
  • the method may comprise the step of acquiring, in the static state and in movement, data relating to the musculoskeletal system of the person and / or of at least one input quantity applied to the musculoskeletal system of the person and that is varied at least one of the predefined parameters of the. musculoskeletal structure and / or at least one input quantity applied to the structure to adapt to the functioning of the musculoskeletal system of the person according to the acquired data.
  • the method may comprise the step of taking data relating to the musculoskeletal system of the person and / or at least one input quantity applied to the musculoskeletal system of the person. the person in the computer system and according to which at least one of the predefined parameters of the musculoskeletal structure and / or at least one input quantity applied to the structure is varied in order to adapt them to the musculoskeletal system of the person based on the data entered.
  • the musculoskeletal system data of the person, measured and / or entered, may correspond to predefined parameters of the musculoskeletal structure and / or to at least one input quantity applied to the structure.
  • said data are different from said parameters and / or input quantities.
  • the invention further relates, in another aspect, to a computer system for simulating the musculoskeletal system of a person using a virtual musculoskeletal structure, extending from the cervical to the feet and representing the feet as a deformable joint,
  • Predefined parameters of the musculoskeletal structure may be related to the shape of the bones, for example selected from bone dimensions and / or angle values between different parts of a bone or between two adjacent bones, and these parameters can be varied during the simulation by deforming the bones.
  • the predefined parameters of the musculoskeletal structure may be related to the shape and / or position of the muscular attachments and these parameters may be varied during the simulation by deforming and / or moving the muscle attachments.
  • the predefined parameters of the musculoskeletal structure can be related to the size of the cartilages, their shape and the position of the cartilages with respect to the bones.
  • Predefined parameters of the musculoskeletal structure can still be related to the coupling coefficients between the axes of bone segments of the musculoskeletal system.
  • the musculoskeletal structure can thus faithfully represent the locomotor apparatus of the person.
  • the foot for example, is represented in the musculoskeletal structure as an assembly comprising between two and twenty-six articulated bones with respect to other. It can be all the actual bones of a person's foot. Such modeling of the foot can be simple enough that the movement of the foot during a simulation is done in real time while being sufficiently detailed to provide usable information.
  • the foot can be connected to the rest of the musculoskeletal structure by two joints:
  • This first joint can be characterized inter alia by a coefficient specific to each person and reflecting the stiffness of the joint around this axis,
  • the axis of this cylinder can define the axis of rotation of the movement between the scaphoid and the astragalus.
  • the input quantity can be at least one of the three rotation angles of the pelvis, the lateral offset of the pelvis, the angle of flexion of the hip, the angle of knee flexion, the width of the foot, the opening of the pitch, bending of the caicaneum with respect to the ground and the rolling direction of the caicaneum with respect to the ground.
  • the method may include the step of determining at least one mechanical quantity representative of a stress exerted on the cartilages of the bones and / or the muscles of this moving person.
  • the mechanical quantity is for example chosen from:
  • the contact surfaces of the hip-femoral joints comprising, for example, the surface of the femoral head and / or the acetabulum.
  • the invention can allow, by observing at least one of the mechanical quantities above, to detect, quantify and / or locate the causes of any existing or future pathologies.
  • the method may comprise the step of introducing parameters relating to at least one orthosis and / or to a prosthesis worn by the person and according to which the shape and / or the hardness of said orthosis and / or of said prosthesis are adjusted. by varying at least one of said parameters relating to said orthosis and / or to said prosthesis, so as to minimize the mechanical magnitude or quantities, which can make it possible to design an orthosis and / or a prosthesis for minimizing a pathology.
  • the invention can also make it possible to predict the appearance and evolution of possible pathologies in the absence of wearing orthoses or prostheses.
  • the method may include the step of automatically manufacturing the orthosis and / or the prosthesis according to the material, shape and / or its adjusted physical characteristics.
  • the orthosis is for example an orthopedic insole.
  • the data relating to the musculoskeletal system of the person can be acquired using sensors carried by the person and / or a force platform and / or a high-speed camera and / or a platform of capture of plantar pressure.
  • the sensors may include at least one muscle contraction sensor, also called EMG sensors.
  • the computer system may include a screen and the method may include the step of displaying on the screen at least one image of the musculoskeletal structure.
  • the invention further relates, in another of its aspects, to a device for implementing the method above.
  • Another aspect of the invention is a method for determining the placement of a knee prosthesis in the musculoskeletal system of a person, the method being performed using a the human musculoskeletal system, especially with the musculoskeletal structure above and including the step of carrying out different simulations of the movement of the musculoskeletal system of the person using the model monitoring at least one predefined criterion.
  • the model in particular the musculoskeletal structure above, for example refers to the attachment points of the lateral (and possibly crossed) ligaments of the knee and the criterion can be the evolution of the distance between said attachment points.
  • the model including the musculoskeletal structure above, may enable to observe the point of application of the contact force at the interface between the condyles and shin at course of walking and position of the point of application can set a criterion for the positioning of the knee prosthesis.
  • the musculoskeletal structure with a prosthesis thus positioned can then be used by a surgeon before an operation.
  • the latter can, by means of simulations with the help of this musculoskeletal structure, ensure that the prosthesis will be effective or not wear out too quickly, for example.
  • a positioning guide, prosthesis can be offered to the surgeon depending on the outcome of the simulation.
  • FIG. 1 schematically shows a device for implementing the method according to the invention.
  • FIG. 2 represents a musculoskeletal structure according to an exemplary implementation of the invention
  • FIG. 3 represents an example of an acquisition system according to an example of implementation of the invention
  • FIG. 4 represents a detail of FIG. 3,
  • FIG. 5 represents an assembly comprising a musculoskeletal structure according to claim 2 and a sole
  • FIG. 6 schematically represents a process for manufacturing orthopedic insoles according to an exemplary application of the invention
  • FIG. 7 represents an exemplary method for identifying the dynamics of the musculoskeletal apparatus using the musculoskeletal structure and using the dynamics thus identified
  • FIG. 8 schematically represents steps corresponding to the deformation of the foot during a simulation using the musculoskeletal structure
  • FIG. 9 represents the portion of the knee on the femur side according to an example of a musculoskeletal structure
  • FIG. 10 represents the part of the knee on the side of the tibia according to an example of a musculoskeletal structure
  • Figure 1 1 is a knee prosthesis on the side of. shin embedded in an example of musculoskeletal structure.
  • FIG. 1 shows an exemplary device 1 for implementing the method according to the invention.
  • the device 1 is for example designed to simulate the musculoskeletal system of a person using a virtual musculoskeletal structure 10.
  • This device 1 comprises a computer system 1 1 comprising a computer
  • the computer comprises for example a screen 3 for viewing images of the musculoskeletal structure, for example when adapting the latter to the functioning of the musculoskeletal system of a person as described later.
  • the computer 5 may or may not be integrated with the computer 2.
  • the latter may comprise a keyboard 4 or any other user interface allowing a user to enter data.
  • FIG. 2 shows an example of a musculoskeletal structure 10 according to the invention, representing the musculoskeletal system of the person.
  • This musculo-squeegetic structure 10 can extend from the feet to the cervical ones and make it possible to translate the interactions between the kinematic and dynamic behavior of the feet of the person and the kinematic and dynamic behavior of other articulations of the musculoskeletal system of the person.
  • the musculoskeletal structure 10 can also take into account the movements caused in the sagittal plane during the displacement of the musculoskeletal system of the person and the movements undergone by the skeleton in at least one plane other than the sagittal plane, particularly in the the frontal and transversal planes in which skeletal movements occur under the action of weight, the reaction of the soil and the holding of the passive moments exerted on the articulations.
  • the musculoskeletal structure allows, for example, a three-dimensional observation of the bones, an observation of the muscular attachments and points defining the cartilages.
  • Geometric elements being for example spheres, cylinders, axes and points represent for example the various elements of the musculoskeletal structure.
  • This musculoskeletal structure is for example characterized by predefined parameters that can be modified by the user according to data specific to the musculoskeletal system of the person.
  • These predefined parameters are for example related to the shape of the bones, being chosen in particular from bone dimensions and / or angles values between different parts of a bone or between two adjacent bones.
  • predefined parameters of the musculoskeletal structure may be related to the shape and / or position of the muscle attachments.
  • predefined parameters of the musculoskeletal structure may be related to cartilage size, shape, and cartilage position relative to bone.
  • predefined parameters of the musculoskeletal structure may be associated with geometric rules and constraints ensuring the consistency of simulated movements at the joints. These geometric constraints relate for example:
  • the latter having for example to remain free in adduction and being imposed in flexion
  • Such predefined parameters are, for example, the coupling coefficients between the axes of bone segments of the locomotor apparatus.
  • the musculoskeletal structure 10 represents, for example, the foot as a deformable joint, having between two and twenty-six articulated bones, for example seventeen bones.
  • the musculoskeletal structure may be subject to input quantities related to movements activated by the muscles of the musculoskeletal system and on which a user can act to deman-a simulation of the movement and / or displacement of the musculoskeletal system. 'locomotor device.
  • the musculoskeletal structure makes it possible to observe output quantities related to movements experienced by the skeleton and which correspond, for example, to mechanical quantities representative of a stress exerted on the cartilages of the bones and / or the muscles of this person. in motion, these outputs being observable and quanti reliable at. using the device according to the invention.
  • At least one of the three angles of rotation of the pelvis, the lateral offset of the pelvis, the angle of flexion of the hip, the angle of flexion of the knees, the width of the step may be chosen as input quantities.
  • the output quantities are for example mechanical quantities representative of a stress exerted on the cartilages of the bones and / or the muscles of the person in motion, being for example at least one of:
  • the contact surfaces of the coxo-femoral joints for example the surfaces of the femoral head and / or the acetabulum.
  • the head of the femur is represented by a sphere and the predefined parameter of the musculoskeletal stracture associated with this sphere is its radius.
  • the radius of the femoral head can be used to define the contact surface of the cartilage.
  • the base of the femoral neck is represented by dots and the predefined parameter of the musculoskeletal structure associated with each point is its distance to the center of the femoral head.
  • the two condyles are, according to this example, represented by two coaxial cylinders and the predefined parameters of the musculoskeletal structure associated therewith are the radius of the outer cylinder, the radius of the inner cylinder and the distance between the centers of the cylinders. These inner and outer radii can be used to determine the inclination of the contact surface with respect to the axis of the rolls.
  • Other predefined parameters associated with the femur may be the femur length, anteversion angle of the femoral neck, femoral neck opening angle and knee opening angle, the latter having influence on the length of the step and the angular velocity of the femur relative to the ground, the contact surface between the cartilage on the head of the femur and the cartilage of the acetabulum during walking, the contact force at the level of the hip and the width of the step.
  • the device 1 may comprise an acquisition system 6, as shown in FIG. 3, which can communicate via a wired connection or not with the computer system 11.
  • This acquisition system 6 comprises, for example, a plurality of sensors 7 carried by the person and an example of which has been shown in FIG. 4, and / or at least one force platform 8.
  • the acquisition system 6 may also comprise at least one image acquisition rate camera greater than 100 Hz and / or a platform for capturing the plantar pressure and / or one or more EMG sensors.
  • the sensors 7 are mini-inertial units contained in a housing and comprising:
  • a three-axis accelerometer giving values of the acceleration relative to the ground of the center of the sensor housing in a reference linked to the housing, and / or
  • a three-axis gyrometer giving values of angular speed of the center of the housing relative to the ground in the same reference frame linked to the housing and / or
  • the sensors 7 are integrated in a combination in which the person is coated during data acquisition, such a combination is for example sold by the company Xsens ®.
  • the sensors 7 can be fixed on the person's clothes removably, for example by means of a bracelet or a belt.
  • the data acquired by each mini-inertial unit 7 may be three acceleration and angular velocity components or an orientation matrix of the housing containing the inertial mini-unit 7 with respect to a reference linked to the ground, this orientation matrix being represented by quatemions.
  • the data acquired by the mini-central mertielies 7 can make it possible to obtain:
  • Spatial-temporal parameters such as walking speed and walking rate of the person, the length of the person's step, the width of the step, parameters such as the width of the pool, a mini-central being for example arranged on each side of the pelvis, or the length of the leg.
  • kinematic parameters of each bone segment of the locomotor apparatus for example the angular velocity of said segment.
  • the force platform (s) 8 may be placed under a pressure pad 9 on which the person moves when acquiring the data.
  • the force platform or platforms 8 deliver in three planes the components of the contact force of the foot on the ground at a frequency, for example, greater than 200 Hz and with a spatial resolution of 0.5 cm.
  • the force platform can also be used to determine the center of application of the contact force of the foot on the self.
  • the data acquired using the force platform (s) 8 and / or the pressure belt 9 can also make it possible to determine the laying phases of the foot, the width and the length of the pitch and the rolling direction of the calcaneus by ground ratio.
  • the device 1 is devoid of an acquisition system 6. Deformation of the foot
  • the foot is preferably connected to the rest of the musculoskeletal structure by two joints: a first articulation with respect to the Henke axis passing through a point of the upper outer part of the astragalus head and a point of the outer lower part of the tarsal sinus.
  • the astragalus performs around this Henke axis a rotation with respect to the caicaneum.
  • This first articulation is characterized inter alia by a coefficient specific to each person and reflecting the stiffness of the joint around this axis,
  • the axis of this cylinder defines the axis of rotation of the movement between the scaphoid and the astragalus.
  • the caicaneum rolls along a rolling curve projected on the ground, causing all the bones of the foot.
  • the rotation around the Henke axis of the astragalus with respect to the caicaneum allows the scaphoid, astragalus and the first, second and third cuneiform to be trained as well.
  • the scaphoid is also displaced in rotation with respect to the astragalus along the axis of the second articulation of a sign angle opposite to that corresponding to the rotation of the astragal with respect to the caicaneum, resulting in the first, second and second third cuneiform, followed by the first, second and third metatarsals that rotate around their head in the direction of their respective cuneiform.
  • the fifth metatarsal head touches the ground.
  • the caicaneum rolls around the contact axis of the heel relative to the ground, causing all the bones of the foot.
  • the rotation around the Henke axis of the astragalus with respect to the caicaneum allows the scaphoid, astragalus and the first, second and third cuneiform to be trained as well.
  • the scaphoid is also displaced in rotation relative to the astragalus along the axis of the second articulation of a sign angle opposite to that corresponding to the rotation of the astragal with respect to the caicaneum, resulting in the first, second and third cuneiform, followed by the first, second and third metatarsals that rotate around their head in the direction of their respective cuneiform.
  • Step 52 corresponds to the load of the arch. During this step 52, the rotation around the axis of Henke under the load exerted by the locomotor apparatus determines the deformation of the foot.
  • Rotation of the astragalus around the calcaneum around Henke's Tax leads to the scaphoid, astragalus, and the first, second, and third cuneiform.
  • the rotation of the scaphoid with respect to the astragalus around the axis of the second articulation of an angle of sign opposite to that of the angle corresponding to the rotation of the astragalus with respect to the calcaneus results in the first, second and third cuneiform .
  • the first metatarsal and the entire first toe are displaced by translation parallel to the ground and the axis of the foot and the axis of this first metatarsal around its point of contact with the ground is changed to a point common contact with the first cuneiform.
  • the second and third cuneiforms can be moved so as to obtain a uniform distribution of their center of inertia between the cuboid and the first cuneiform.
  • the second and third metatarsals are then rotated around their head in the direction of their respective cuneiform.
  • the cuboid is then rotated about the axis passing through its center and the center of the heel by an angle equal to that of the angle between the center of the cuboid and the center of the first wedge-shaped.
  • the heel is detached from the ground by rotation of Lavant-foot, that is to say the part of the foot behind the toes, around the axis formed by the head of the first, second and third metatarsals .
  • the inverse complex deformation around the Henke axis causes a reverse deformation to that of step 52 until an undeformed foot is obtained at the end of step 53 at the end of which the heel of the other foot is placed on the floor.
  • the acquisition of data by the acquisition system 6 can involve several reference marks, namely
  • a walking marker whose axis X is oriented in the direction of travel when moving a musculoskeletal apparatus in a straight line, the X, Y axes of this marker defining the sagittal plane and the Y, Z axes of this marker defining the frontal plane and,
  • an anatomical landmark defined for each bone segment of the locomotor apparatus with respect to functional points of these segments.
  • Each mini-central unit 7 is for example arranged to provide a matrix of passage of the marker linked to the housing to the magnetic mark.
  • the march mark is deduced for example from the magnetic mark by a simple rotation of an angle around a vertical axis.
  • the angular position of the anatomical landmark of each bone segment of the musculoskeletal apparatus with respect to the walking mark is determined for example by application of a specific protocol, this angular position being fixed during walking.
  • mini-inertial units 7 may be desirable to improve the accuracy of the measurements delivered by the mini-inertial units 7 concerning the angular position of the reference mark connected to the housing of each sensor with respect to the magnetic mark, both in static mode and in motion, the measurement errors made by these mini-inertial units 7 being for example due to the movement of the skin, the vibrations resulting from the laying of the foot on the ground, the positioning of the inertial mini-centers with respect to the magnetic mark, the positioning of the mini - inertial centers compared to the anatomical landmark and the intrinsic drift of the sensors.
  • the sensors 7 of the acquisition system are fixed on the person so that it can be considered later that these sensors 7 no longer move relative to the person.
  • the movement of the musculoskeletal system of the person is cut off during the acquisition of measurements in five distinct phases: an initial immobile phase, a start-up phase, a cyclic phase, an end-of-step phase and an immobile final phase.
  • the person remains for example feet together, motionless, the soles of the feet stuck to the ground for a few seconds and the ends of both feet in front of a line marked on the ground, for example.
  • the device 1 may include an electronic podoscope that can make it possible to verify that the feet of the person are flattened on the ground, allowing for example to estimate in part the position of the anatomical landmarks relative to the mark bound to the housing of each sensor.
  • the device may also comprise means for creating a constant artificial magnetic field, for example a coil, so that the external field is constant and in the same direction in the ambient environment during the initial immobile phase.
  • means for creating a constant artificial magnetic field for example a coil
  • the average of the accelerometer values and the outputs of a magnetometer during this initial phase is carried out and, after calculation, the initial matrix of the reference mark bound to the sensor of each box is deduced from the magnetic mark, for example, that quaternions translating the initial relationship between the reference linked to the sensor of each housing and the magnetic reference.
  • This initial phase can make it possible to constitute a reference position specific to each patient, to consider that the average angular velocity is zero, that the acceleration is equal to the acceleration of the gravity, and that the orientation relative to the magnetic North is fixed.
  • the initial phase can, for example in applications for radiology, correspond to the acquisition of a radio image in still position feet attached to the floor.
  • the person can then move in a straight line from a position where it is feet together to a mark on the ground away from a predefined distance, for example 6.20 meters, from the line in front of which the person was initially , so as to place the end of his feet in front of this mark.
  • the person can then stand still feet attached to the ground for a predetermined time, for example 5 seconds.
  • a median filter is applied over the length of a period, this period being identifiable in two ways:
  • the representative curve of said quatemions is deformed by line or parabola so that the final value of a quaternion is close, notably equal to the initial value of a quaternion.
  • each of said quatemions is constant and equal to the initial value.
  • the device can implement a Kalman filter merging the measurements made by the sensors of each mini-inertial unit and allowing to limit the drifts of these.
  • a Kalman filter can make it possible to perform a first correction on the quaternions representing the relationship between the reference linked to each sensor and the magnetic marker.
  • a second, finer correction can be made taking into account, as already mentioned above:
  • the quaternions must have values that are close, and in particular identical, for the departure and arrival phases,
  • predefined parameters of the structure are used, such that they are split into three musculoskeletal structures in two dimensions. These parameters can be varied until constraints on the walking height, the total length of walking and the times of double ground contact are respected.
  • This correction can be used to deduce the length of bone segments of the musculoskeletal system, the length and width of the steps and some initial angles. This correction can also make it possible to fix some angles over time.
  • a user can adapt the musculoskeletal structure that has just been described to the functioning of the musculoskeletal system of a given person.
  • the same input values can be applied to the musculoskeletal structure 10 and the musculoskeletal system of the person and the outputs obtained for the person can be determined using the acquisition system 6 and then transmitted to the system. computer 1 1.
  • a difference between outputs from a simulation using the musculo-skeletal structure 10 and those from the locomotor apparatus of the The person can then be determined by the calculator 5 and then the latter can determine a new value to be applied to at least one of the predefined parameters of the musculoskeletal structure 10 or to an input quantity applied to the latter for better understanding. adapt to the functioning of the musculoskeletal system of the person.
  • the device 1 has no acquisition system and the outputs obtained using the musculoskeletal stripping are compared to values entered on the user interface 4 of the computer 2 by the user. These values are for example derived from the experience of the user who can be a doctor or any other member of the medical staff.
  • the adaptation can be carried out iteratively, only some, in particular only one, predefined parameters and / or input quantities being for example processed during an iteration.
  • each predefined parameter and / or input variable applied to the musculoskeletal structure is treated at each iteration.
  • the values of one or more predefined parameters can be modified by the user or automatically to:
  • Predefined parameters relating to the bones can be modified by cutting the bones in the musculoskeletal structure into several zones of points and by applying to these points translations, rotations and / or homofneasts.
  • Figure 9 shows an example of a knee portion of the femur side of the musculoskeletal structure.
  • the radii R1 and R2 of two coaxial cylinders are determined so that these cylinders are respectively tangent to the internal and external condyle for a bending between femur and tibia between 0 and 60 °, such an angular range to adequately represent the walk of the person.
  • the intersection of the cylinder of radius R1, respectively R2, with the plane perpendicular to the plane of tangency of this cylinder and of the inner or outer condyle respectively defines a circle of radius R1 and center (1, respectively of radius R2 and center 02.
  • the plane of the tibial plateau With regard to the part of the knee lying on the side of the tibia, one looks for the plane of the tibial plateau, this plane being defined, as represented in FIG. 10 by the point Ci of the internal tibial cavity, the point C2 situated at the center of the outer tibial plate and the direction of the tibial crest Uc, this direction being such that successive traces (also called contours) of a section of the tibial plateau perpendicular to this direction leaves a trace of invariant crest. The center of the plateau Op is then determined, this center being the vertex point of the tibial crest.
  • a knee prosthesis can also be integrated into the musculoskeletal structure.
  • a fixed-plateau sliding prosthesis with a constant radius of curvature will be considered, but any other example of a prosthesis may be integrated into the structure.
  • the radius RI of a cylinder is determined so that the cylinder is tangential to the inner and outer condyle of the prosthesis for flexion between femur and tibia, between 0 and 60 °.
  • the intersection of this cylinder with two planes perpendicular to the plane of tangency with the condyles defines: two circles of equal radii RI and R2, these circles having respectively their center points 01 and 02.
  • the part of the knee lying on the side of the tibia is represented in FIG. 10.
  • the aim is to find the plane of the tibial plateau, this plane being defined by the point C1 of the internal tibial cavity of the prosthesis, by the point C2 of the external tibial hollow. of the prosthesis and the direction of the tibial crest UC, this direction being the axis of symmetry of the tibial plateau of the prosthesis.
  • the geometric parameters defining this prosthesis can thus be the same as those of the knee model.
  • the simulation of the displacement of a musculoskeletal system with a prosthesis can be managed in the same way as the simulation of the displacement of a musculoskeletal system without prosthesis. It is possible, during the simulation, to vary the position and orientation parameters of the prosthesis in order to study its effect on the person's walking.
  • Other types of prostheses may be considered, for example fixed posterostabilized plateau prostheses, movable trays single or double mobility, hinged, all with a radius of curvature variable or not depending on the bending angle.
  • the invention can determine the optimal placement of a knee prosthesis in the musculoskeletal system. Such a determination can implement several criteria.
  • a first criterion is for example the evolution of the distance between the attachment points of the lateral ligaments of the knee. These attachment points can be referenced in the musculoskeletal structure and can be visualized during the simulation. The placement of the prosthesis is optimal when the distance between these attachment points remains constant at each moment of walking. In such a case, one can speak of respect for ligament balance in a walking situation. The distance between the attachment points depends on the position of the prosthesis and the behavior of the foot, the study of this distance makes it possible to position the prosthesis.
  • a second criterion concerns the position of the point of application of the contact force at the interface between the condyles and the tibia during walking.
  • the force is also distributed over both condyles during walking and the phases where the weight of the body on the ground is greatest when this point of application of the contact force is at the center of the knee.
  • the prosthesis is positioned satisfactorily in the absence of detachment.
  • the reference position of the tibia with respect to the femur when the leg is in extension and does not support a load can be defined as follows:
  • the lowest point of the circle of radius R I shown in FIG. 9 is placed in contact with the point C1 shown in FIG. 10.
  • the tibia and the femur are vertical.
  • the femur is rotated until the projection of the axis passing through the points 01 and 02 described with reference to Figure 9 on the plateau Tibial is perpendicular to the direction of the ridge Uc. and the femur is rotated about an axis parallel to the ridge direction Uc and passing through Cl, until the femur is in contact with the tibial plateau at point C3.
  • the movement of the foot can be as already described above.
  • the pelvis can be rotated around its center and undergo three different predefined rotations. The correspondence between the acetabulum and the head of the femur is ensured by the translation of the entire femur and tibia occupying its relative reference position,
  • Knee flexion is provided by a predefined rotation about the axis of the rolls of radius R1 and R2 defined above.
  • the flexion of the hip is ensured by a predefined rotation of the leg (tibia more femur) around the horizontal z axis. passing through the center of cotyie.
  • a rotation of the assembly formed by the femur, tibia and astragalus around the Henke axis for the lateral position is applied.
  • in z of the head of the femur has a given value, this proportion of the final value taking into account the part of stiffness of rotation around the axis of Henke.
  • the pelvis is then translated so as to ensure correspondence between the femur head and the acetabulum.
  • a final lateral adjustment of the center of the pelvis is made at the knee level by movement of the femur around its point of contact with the knee so that the head of the femur has a lateral value z equal to that predefined of the acetabulum.
  • the coordinates of the basin are adjusted in a horizontal plane.
  • PC contact point management between the femur and the tibial plateau is performed.
  • This point of contact PC is the point Cl or the point C2 defined above.
  • a rotation is then made around the axis perpendicular to the plane defined by the points P1 and PC and by the center of the head of the femur of an angle equal to the angle between the line passing through the points P1 and PC and the line passing through the center of the head of the femur and the point PC. It is then verified that this rotation does not modify the contact point PC by collision detection of the other point C1 or C2 with the tibial plateau.
  • Simulation of the musculoskeletal system at. the help of the musculoskeletal structure 10 can make it possible to determine the adduction and abduction movements of the musculoskeletal system, the internal and / or external rotational movements of certain parts of the musculoskeletal apparatus and also the quantities mechanical representations of a stress exerted on the bones or the muscles of the person. Determining said quantities can make it possible to correlate the intensity of these quantities with the severity of an age-related pathology, and to develop a model for predicting pathology.
  • the musculoskeletal structure may for example be used by doctors before or after an operation to prepare this operation or to validate an intervention that has already been performed.
  • the musculoskeletal system can be simulated using the musculo-squeleitic structure to faithfully represent the musculoskeletal system, for pedagogical purposes, for example during an anatomy course or for a recreational purpose, for example. example to make computer-generated images, for video games, or cartoons.
  • a set of forces is applied to the center of gravity of the musculoskeletal structure and its movement is simulated, the kinematic quantities of the lower part of the musculoskeletal structure being for example already known using mini inertial units 7 thanks to kinematic simulation, recaled or not.
  • the foot forces on the ground are deduced at a step 210, which is compared with a step 220 to the values delivered by ia or the force platforms 8,
  • Steps 200 to 220 are then repeated, if necessary, by modifying the force values applied to the center of gravity of the structure until, in step 220, similar values are obtained between the measured values and the values from the simulation.
  • the muscular forces are estimated by applying a criterion of distribution among the muscles.
  • the muscle forces are subtracted from the intersegmental forces so as to obtain an estimate of the contact forces.
  • the musculational structure can be modified by varying at least one of the predefined parameters of the structure, as previously described, in order to refine the model in correlation with the kinematics.
  • the device 1 When the device 1 is devoid of an acquisition system, an adaptation of the musculoskeletal structure to the operation of the musculoskeletal system of the person is performed so that the stresses are physiologically acceptable.
  • step 260 it is then possible, in a step 260, to vary the values used during step 200, these values being for example delivered by the force or expected platforms.
  • a step 270 it is possible to calculate the voltages and the stresses on the elements of the musculoskeletal structure responsible for the elastic retention or passive moments, along the non-motor axes and to verify that these voltages and stresses remain in acceptable values for the musculoskeletal system.
  • steps 260 and / or 270 are repeated until said voltages and stresses are acceptable to the locomotor apparatus. Steps 260 and 270 may make it possible to give more consistency to the musculoskeletal structure 10, in particular by taking into account the deformability of the cartilages.
  • the musculoskeletal structure can also, when it has been adapted to the functioning of the musculoskeletal system of the person, to know at each moment of the person's progress, the shape, positions and relative speeds of the person. cartilages, the intensity of the contact forces and the point of action of the contact force, which may make it possible to obtain the pressure fields over time in the joints, in particular in each articulation, of the apparatus locomotor.
  • the device 1 can be arranged to enable a user to introduce, in the course of simulating the movement and / or displacement of the musculoskeletal apparatus using the musculoskeletal structure 10, parameters relating to at least one orthosis and / or a prosthesis.
  • it is an orthopedic insole 20 carried by the person. These parameters concern, for example in the case of the orthopedic insole, the shape and / or the hardness of which can be modified as described in the application FR 2 844 995.
  • this orthopedic insole may necessitate changes in the sagittal plane of the musculoskeletal structure to maintain the kinetic motion variation similar to that measured without the orthopedic insole.
  • At least one of the parameters relating to the sole can be varied by observing, for example by iteration, the effect of this variation on one or more of the mechanical quantities representative of a stress exerted on the cartilages of the bones and / or the muscles of this person in motion. It is possible to converge the value of the parameter (s) relating to the soleplate so as to minimize the one or more mechanical magnitudes.
  • FIG. 6 shows an exemplary method according to the invention for the automatic manufacture of insoles.
  • a step 100 using the acquisition system 6 described above, measurements are made during the patient's walk.
  • a step 1 10 the musculoskeletal structure described above is adapted to the operation of the patient's locomotor apparatus.
  • a step 120 is introduced into the musculoskeletal structure thus adapted parameters relating to at least one orthopedic insole 20.
  • step 130 simulates the movement of the musculoskeletal system of the patient using the musculoskeletal structure in the presence of or insoles.
  • parameter values relating to at least one of the orthopedic insoles are varied.
  • Steps 140 and 150 may be iterated until parameter values relating to one of the soles 20 minimizing the at least one characteristic magnitude are obtained.
  • step 160 the device can communicate with a computer-aided design system to transmit information to enable it to manufacture one or more orthopedic insoles, this manufacturing taking place at a step 170.
  • step 180 the sole or soles are provided to the person, being for example directly delivered to the latter or sent to it.

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Abstract

The present invention relates to a method implemented using a computer system (11) for simulating the musculoskeletal system of a person by means of a virtual musculoskeletal structure, the musculoskeletal structure extending from the neck to the feet and showing the feet as a deformable articulation, the input quantities applied to the musculoskeletal structure being modifiable and/or the musculoskeletal structure being modifiable by changing predefined parameters, the musculoskeletal structure taking into account: the interactions between the kinematic and dynamic behaviour of the feet and the kinematic and dynamic behaviour of at least one other articulation of the musculoskeletal system, and the movements produced in the saggital plane during the movement of the musculoskeletal system and the movements undergone by the skeleton in at least one plane other than the saggital plane. According to the invention the method includes: the movement and/or displacement of the musculoskeletal system is simulated by means of the musculoskeletal structure; and at least one of the predefined parameters of the musculoskeletal structure and/or at least one of the input quantities applied to the musculoskeletal structure are modified in order to adapt said values to the operation of the musculoskeletal system of said person.

Description

Procédé de simulation de l'appareil locomoteur  Method of simulating the musculoskeletal system
La présente invention a pour objet un procédé de simulation avec un système informatique de l'appareil locomoteur d'une personne. The present invention relates to a simulation method with a computer system of the musculoskeletal system of a person.
L'invention se rapporte plus particulièrement mais non exclusivement à la détermination de grandeurs mécaniques représentatives d'une contrainte exercée sur les os via les cartilages et/ou les muscles de l'appareil locomoteur de la personne en mouvement.  The invention relates more particularly, but not exclusively, to the determination of mechanical quantities representative of a stress exerted on the bones via the cartilages and / or muscles of the musculoskeletal system of the person in motion.
11 est connu d'observer les mouvements provoqués par F actuation des muscles dans le plan sagittal encore appelé plan de flexion/extension des segments osseux de appareil locomoteur d'une personne lors du déplacement de ce dernier. Cependant, cette observation ne prend pas en compte des mouvements parasites, encore appelés mouvements d'adduction/abduction et de rotation interne/externe subis par le squelette lors d'un déplacement et qui peuvent être à l'origine de pathologies.  It is known to observe the movements caused by the actuation of the muscles in the sagittal plane, also called the plane of flexion / extension of the bone segments of the locomotor apparatus of a person during the movement of the latter. However, this observation does not take into account parasitic movements, also called movements of adduction / abduction and internal / external rotation undergone by the skeleton during a displacement and which can be at the origin of pathologies.
Des modèles existent par ailleurs pour simuler l'appareil locomoteur d'une personne. Cependant, ces modèles ne considèrent pas, à la connaissance de la Demanderesse, le pied comme une articulation en interaction défonnable avec le reste de l'appareil locomoteur, limitant la précision de tels modèles et la pertinence du calage des mesures effectué à l'aide de ces modèles. De tels modèles ne prennent également pas en compte, à la connaissance de la Demanderesse, les mouvements de la rotule, et ne permettent pas de gérer un double contact condylien de l'articulation du genou.  Models exist to simulate the musculoskeletal system of a person. However, these models do not consider, to the knowledge of the Applicant, the foot as a joint in interaction with the rest of the musculoskeletal system, limiting the accuracy of such models and the appropriateness of setting calibration using of these models. Such models also do not take into account, to the knowledge of the Applicant, the movements of the patella, and do not allow to manage a double condylar contact of the knee joint.
En outre, les modèles connus ne considèrent pas l'appareil locomoteur depuis les pieds jusqu'aux cervicales.  In addition, the known models do not consider the musculoskeletal system from the feet to the cervical ones.
La demande US 2008/0285805 divulgue un procédé de mesure de grandeurs mécaniques associées à des mouvements du corps humain. Cette demande n'enseigne pas de simuler le déplacement de l'appareil locomoteur d'une personne. En outre, le modèle utilisé selon cette demande US 2008/0285805 ne représente pas le pied comme une articulation défonnable, le pied étant représenté comme un segment relié à un autre segment par une articulation.  The application US 2008/0285805 discloses a method for measuring mechanical quantities associated with movements of the human body. This request does not teach to simulate the displacement of the musculoskeletal system of a person. In addition, the model used according to this application US 2008/0285805 does not represent the foot as a knuckle, the foot being represented as a segment connected to another segment by a hinge.
ïl existe un besoin pour améliorer encore les techniques de simulation de l'appareil locomoteur d'une personne, par exemple pour déterminer des grandeurs mécaniques représentatives d'une contrainte exercée sur les muscles et/ou les cartilages des os de l'appareil locomoteur de la personne en mouvement. L'invention a pour objet de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, grâce à un procédé mis en œuvre avec un système informatique de simulation de l'appareil locomoteur d'une personne à l'aide d'une structure musculo- squeiettique virtuelle, la structure musculo-squeiettique s 'étendant des cervicales aux pieds et représentant les pieds comme une articulation déformable, There is a need to further improve the simulation techniques of the musculoskeletal system of a person, for example to determine mechanical quantities representative of a stress exerted on the muscles and / or cartilages of the bones of the musculoskeletal system. the person in motion. The object of the invention is to meet this need and it achieves this, according to one of its aspects, thanks to a method implemented with a computer system for simulating the musculoskeletal system of a person using a virtual musculoskeletal structure, the musculoskeletal structure extending from the cervical to the feet and representing the feet as a deformable joint,
des grandeurs d'entrée appliquées à la structure musculo-squeiettique étant modifiables et/ou input quantities applied to the musculoskeletal structure being modifiable and / or
la structure musculo-squeiettique étant modifiable en agissant sur des paramètres prédéfinis, la structure musculo-squeiettique prenant en compte : the musculoskeletal structure being modifiable by acting on predefined parameters, the musculoskeletal structure taking into account:
- les interactions entre le comportement cinématique et dynamique des pieds et le comportement cinématique et dynamique d'au moins une autre articulation de l'appareil locomoteur, et  the interactions between the kinematic and dynamic behavior of the feet and the kinematic and dynamic behavior of at least one other articulation of the musculoskeletal system, and
les mouvements provoqués dans le plan sagittal lors du déplacement de l 'appareil locomoteur et les mouvements subis par le squelette dans au moins un plan autre que le pian sagittal,  the movements caused in the sagittal plane during the displacement of the locomotor apparatus and the movements undergone by the skeleton in at least one plane other than the sagittal plane,
procédé dans lequel process in which
- on simule le mouvement et/ou le déplacement de l'appareil locomoteur à l'aide de la structure musculo-squeiettique et,  - the movement and / or displacement of the musculoskeletal system is simulated using the musculoskeletal structure and,
- on fait varier au moins l'un des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squeiettique et/ou au moins une des grandeurs d'entrée appliquées à la structure musculo-squeiettique pour les adapter au fonctionnement de l'appareil locomoteur de ladite personne.  at least one of the predefined parameters of the musculoskeletal structure and / or at least one of the input quantities applied to the musculoskeletal structure is varied in order to adapt them to the functioning of the locomotor apparatus of said person.
Par « adapter la structure musculo-squeiettique au fonctionnement de l'appareil locomoteur de ladite personne », respectivement « adapter la ou les grandeurs d'entrée appliquées à la structure muscuio-squelettique au fonctionnement de l'appareil locomoteur de ladite personne », il faut comprendre faire correspondre des valeurs de données associées à une simulation de l'appareil locomoteur à l'aide de cette structure muscuio-squelettique, respectivement des valeurs de grandeurs d'entrée appliquées à ladite structure, et les valeurs de ces mêmes données associées à l'appareil locomoteur de ladite personne, ces données étant par exemple mesurées ou prédéfinies.  By "adapting the musculoskeletal structure to the functioning of the musculoskeletal system of the said person", respectively "adapting the input quantity or quantities applied to the musculoskeletal structure to the functioning of the musculoskeletal system of the person", he It must be understood that data values associated with a simulation of the musculoskeletal system are associated with this muscular-skeletal structure, respectively input quantity values applied to said structure, and the values of these same data associated with this structure. the musculoskeletal system of said person, such data being for example measured or predefined.
Le plan sagittal est encore appelé plan de flexion/ extension des segments osseux de l'appareil locomoteur. L'adaptation de la structure musculo-squelettique au fonctionnement de l'appareil locomoteur de la personne peut être précédée par une étape mise en œuvre à l'aide d'un appareil d'imagerie médicale 3D , tel qu'un scanner ou un IRM. Lors de cette étape, on peut soumettre l'appareil locomoteur de la personne à un scanner ou un IRM et, notamment par une reconstruction en trois dimensions, obtenir un premier jeu de valeurs des paramètres de la structure musculo-squelettique. The sagittal plane is also called the plane of flexion / extension of the bone segments of the musculoskeletal system. The adaptation of the musculoskeletal structure to the functioning of the musculoskeletal system of the person may be preceded by a step implemented using a 3D medical imaging device, such as a scanner or an MRI . During this step, the person's musculoskeletal system can be subjected to a scanner or an MRI and, in particular by a three-dimensional reconstruction, obtain a first set of values of the parameters of the musculoskeletal structure.
Grâce à l'invention, on peut identifier la manière spécifique de marcher de chaque personne en adaptant la structure musculo-squelettique et/ou les grandeurs d'entrée appliquées à la structure au fonctionnement de l'appareil locomoteur de cette personne.  Thanks to the invention, it is possible to identify the specific manner of walking of each person by adapting the musculoskeletal structure and / or the input quantities applied to the structure to the functioning of the musculoskeletal system of this person.
La personne dont on cherche à simuler 1 ' appareil locomoteur peut par exemple être une personne réelle ou virtuelle.  The person whose musculoskeletal system is to be simulated can for example be a real or virtual person.
En outre, de par l'observation des mouvements et efforts subis par le squelette dans au moins un plan autre que le plan sagittal, l'invention perme de prendre en compte des mouvements et efforts potentiellement responsables de l'apparition de pathologies.  In addition, by observing the movements and forces experienced by the skeleton in at least one plane other than the sagittal plane, the invention allows to take into account movements and efforts potentially responsible for the appearance of pathologies.
Le procédé peut comporter l'étape selon laquelle on fait une acquisition en régime statique et en mouvement de données relatives à l'appareil locomoteur de la personne et/ou d'au moins une grandeur d'entrée appliquée à l'appareil locomoteur de la personne et selon laquelle on fait varier l'un au moins des paramètres prédéfinis de la. structure musculo-squelettique et/ou au moins une grandeur d'entrée appliquée à la structure pour les adapter au fonctionnement de l'appareil locomoteur de la personne en fonction des données acquises.  The method may comprise the step of acquiring, in the static state and in movement, data relating to the musculoskeletal system of the person and / or of at least one input quantity applied to the musculoskeletal system of the person and that is varied at least one of the predefined parameters of the. musculoskeletal structure and / or at least one input quantity applied to the structure to adapt to the functioning of the musculoskeletal system of the person according to the acquired data.
En variante ou en combinaison avec ce qui précède, le procédé peut comporter l'étape selon laquelle on saisit des données relatives à l'appareil locomoteur de la personne et/ou à au moins une grandeur d'entrée appliquée à l'appareil locomoteur de la personne dans le système informatique et selon laquelle on fait varier l'un au moins des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique et/ou au moins une grandeur d'entrée appliquée à la structure pour les adapter à l'appareil locomoteur de la personne en fonction des données saisies.  As an alternative or in combination with the foregoing, the method may comprise the step of taking data relating to the musculoskeletal system of the person and / or at least one input quantity applied to the musculoskeletal system of the person. the person in the computer system and according to which at least one of the predefined parameters of the musculoskeletal structure and / or at least one input quantity applied to the structure is varied in order to adapt them to the musculoskeletal system of the person based on the data entered.
Les données relatives à l'appareil locomoteur de la personne, mesurées et/ou saisies, peuvent correspondre à des paramètres prédéfinis de la structure musculo- squelettique et/ou à au moins une grandeur d'entrée appliquée à la structure. En variante, lesdites données sont différentes desdits paramètres et/ou grandeurs d'entrée. The musculoskeletal system data of the person, measured and / or entered, may correspond to predefined parameters of the musculoskeletal structure and / or to at least one input quantity applied to the structure. In a variant, said data are different from said parameters and / or input quantities.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un système informatique de simulation de l'appareil locomoteur d'une personne à l'aide d'une structure musculo-squelettique virtuelle, s 'étendant des cervicales aux pieds et représentant les pieds comme une articulation déformable,  The invention further relates, in another aspect, to a computer system for simulating the musculoskeletal system of a person using a virtual musculoskeletal structure, extending from the cervical to the feet and representing the feet as a deformable joint,
des grandeurs d'entrée modifiables étant appliquées à la structure musculo-squelettique et/ou des paramètres prédéfinis de la structure étant modifiables, modifiable input quantities being applied to the musculoskeletal structure and / or predefined parameters of the structure being modifiable,
la structure musculo-squelettique prenant en compte : the musculoskeletal structure taking into account:
les interactions entre le comportement cinématique et dynamique des pieds et le comportement cinématique et dynamique d'au moins une autre articulation de l'appareil locomoteur, et  the interactions between the kinematic and dynamic behavior of the feet and the kinematic and dynamic behavior of at least one other articulation of the musculoskeletal system, and
les mouvements provoqués dans le plan sagittal lors du déplacement de l'appareil locomoteur et les mouvements subis par le squelette dans au moins un plan autre que le plan sagittal.  the movements caused in the sagittal plane during the displacement of the musculoskeletal system and the movements undergone by the skeleton in at least one plane other than the sagittal plane.
Des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique peuvent être relatifs à la forme des os, par exemple choisis parmi des dimensions des os et/ou des valeurs d'angles entre différentes parties d'un os ou entre deux os adjacents, et l'on peut faire varier ces paramètres lors de la simulation en déformant les os.  Predefined parameters of the musculoskeletal structure may be related to the shape of the bones, for example selected from bone dimensions and / or angle values between different parts of a bone or between two adjacent bones, and these parameters can be varied during the simulation by deforming the bones.
Les paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelcttiques peuvent être relatifs à la forme et/ou à la position des attaches musculaires et l'on peut faire varier ces paramètres lors de la simulation en déformant et/ou en déplaçant les attaches musculaires.  The predefined parameters of the musculoskeletal structure may be related to the shape and / or position of the muscular attachments and these parameters may be varied during the simulation by deforming and / or moving the muscle attachments.
Les paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique peuvent être relatifs à la taille des cartilages, à leur forme et à la position des cartilages par rapport aux os.  The predefined parameters of the musculoskeletal structure can be related to the size of the cartilages, their shape and the position of the cartilages with respect to the bones.
Des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique peuvent encore être relatifs aux coefficients de couplage entre les axes de segments osseux de l'appareil locomoteur.  Predefined parameters of the musculoskeletal structure can still be related to the coupling coefficients between the axes of bone segments of the musculoskeletal system.
La structure musculo-squelettique peut ainsi permettre de représenter fidèlement l'appareil locomoteur de la personne.  The musculoskeletal structure can thus faithfully represent the locomotor apparatus of the person.
Le pied, est par exemple représenté dans la structure musculo-squelettique comme un ensemble comportant entre deux et vingt-six os articulés les uns par rapport aux autres. Il peut s'agir de tous les os réels du pied d'une personne. Une telle modélisation du pied peut être suffisamment simple pour que le déplacement du pied lors d'une simulation s'effectue en temps réel tout en étant suffisamment détaillée pour fournir des informations exploitables. The foot, for example, is represented in the musculoskeletal structure as an assembly comprising between two and twenty-six articulated bones with respect to other. It can be all the actual bones of a person's foot. Such modeling of the foot can be simple enough that the movement of the foot during a simulation is done in real time while being sufficiently detailed to provide usable information.
Le pied peut, être relié au reste de la structure musculo-squelettique par deux articulations :  The foot can be connected to the rest of the musculoskeletal structure by two joints:
- une première articulation par rapport à l'axe de Henke passant par un point de la partie supérieure externe de la tête de l'astragale et un point de la partie inférieure externe du sinus tarsien. L'astragale effectue par exemple autour de cet axe de Henke une rotation par rapport au caicanéum. Cette première articulation peut être caractérisée entre autres par un coefficient propre à chaque personne et traduisant la raideur de l'articulation autour de cet axe,  a first articulation with respect to the Henke axis passing through a point of the upper outer portion of the astragalus head and a point of the outer lower portion of the tarsal sinus. The astragal for example performs around this axis of Henke a rotation relative to the caicanéum. This first joint can be characterized inter alia by a coefficient specific to each person and reflecting the stiffness of the joint around this axis,
- une deuxième articulation autour d'un deuxième axe correspondant à l'axe d'un cylindre passant au milieu de la surface de contact entre le scaphoïde et l'astragale. L'axe de ce cylindre peut définir l'axe de rotation du mouvement entre le scaphoïde et l'astragale.  a second articulation about a second axis corresponding to the axis of a cylinder passing in the middle of the contact surface between the scaphoid and the astragalus. The axis of this cylinder can define the axis of rotation of the movement between the scaphoid and the astragalus.
La grandeur d'entrée peut être l'un au moins parmi les trois angles de rotation du bassin, le décalage latéral du bassin, l'angle de flexion de la hanche, l'angle de flexion des genoux, la largeur du pas, l'ouverture du pas, la flexion du caicanéum par rapport au sol et la direction de roulement du caicanéum par rapport au sol.  The input quantity can be at least one of the three rotation angles of the pelvis, the lateral offset of the pelvis, the angle of flexion of the hip, the angle of knee flexion, the width of the foot, the opening of the pitch, bending of the caicaneum with respect to the ground and the rolling direction of the caicaneum with respect to the ground.
Lors du procédé, on observe par exemple les mouvements subis par îe squelette dans des plans frontaux et transversaux dans lesquels se produisent des mouvements du squelette sous l'action du poids, de la réaction du sol et de la tenue des moments passifs exercés sur les articulations correspondant à la raideur élastique paramétrable des capsules et des ligaments.  During the process, for example, the movements experienced by the skeleton in frontal and transverse planes in which movements of the skeleton occur under the action of weight, the reaction of the soil and the holding of the passive moments exerted on the skeletons. joints corresponding to the configurable elastic stiffness of the capsules and ligaments.
Lors de la mise en œuvre du procédé selon des modes de réalisation de l'invention, il n'est pas nécessaire de mesurer les mouvements de la structure musculo- squelettique dans tous les plans, des mesures de mouvements dans certains plans pouvant par exemple être déduites de certaines autres mesures dans d'autres plans.  When implementing the method according to embodiments of the invention, it is not necessary to measure the movements of the musculoskeletal structure in all planes, movement measurements in certain planes being able for example to be deduced from certain other measures in other plans.
Le procédé peut comporter l'étape consistant à déterminer au moins une grandeur mécanique représentative d'une contrainte exercée sur les cartilages des os et/ou les muscles de cette personne en mouvement. La grandeur mécanique est par exemple choisie parmi : The method may include the step of determining at least one mechanical quantity representative of a stress exerted on the cartilages of the bones and / or the muscles of this moving person. The mechanical quantity is for example chosen from:
l'amplitude des mouvements de rotation interne/externe du membre inférieur,  the amplitude of the internal / external rotation movements of the lower limb,
les surfaces de contact des articulations coxo-fémorales, ces surfaces comprenant, par exemple la surface de la tête fémorale et/ou de la cotyle.  the contact surfaces of the hip-femoral joints, these surfaces comprising, for example, the surface of the femoral head and / or the acetabulum.
le point d'application des efforts sur les articulations coxo-fémorales, par exemple sur la tête fémorale et/ou la cotyle, et la répartition de ces derniers,  the point of application of the efforts on the coxo-femoral joints, for example on the femoral head and / or the acetabulum, and the distribution of these,
l'angle entre l'axe des condyles fémoraux et le plateau tibial,  the angle between the axis of the femoral condyles and the tibial plateau,
la rotation de l'axe des condyles fémoraux par rapport à la perpendiculaire à. 1 ' axe du plateau tibial,  the rotation of the axis of the femoral condyles relative to the perpendicular to. 1 axis of the tibial plateau,
la répartition des efforts entre les deux condyles fémoraux, la vitesse, la direction l'orientation de !" articulation peronéo-tibio- astragaliennc, the distribution of the efforts between the two femoral condyles, the speed, the direction the orientation of! " Peronéo-tibio-astragalienic joint,
les surfaces de contact entre l'articulation péronéo tibiale et le dôme de l'astragale,  the contact surfaces between the tibial fibula and the astragalus dome,
la vitesse et la direction de roulement du calcanéum par rapport au sol, l'angle de rotation de l'astragale par rapport au calcanéum. l'élongation des muscles,  the speed and direction of rolling of the calcaneus relative to the ground, the angle of rotation of the astragalus with respect to the calcaneus. the elongation of the muscles,
l'interaction entre les muscles et les os,  the interaction between the muscles and the bones,
- la pression, sur les cartilages  - the pressure, on the cartilages
des indicateurs en chaque point de pivotement et/ou de roulement par exemple le taux de pivotement et le taux de roulement.  indicators at each pivot point and / or bearing for example the slewing rate and the turnover rate.
L'invention peut permettre, en observant l'une au moins des grandeurs mécaniques ci-dessus, de détecter, de quantifier et/ou de localiser les causes d'éventuelles pathologies existantes ou à venir.  The invention can allow, by observing at least one of the mechanical quantities above, to detect, quantify and / or locate the causes of any existing or future pathologies.
Le procédé peut comporter l'étape selon laquelle on introduit des paramètres relatifs à au moins une orthèse et/ou à une prothèse portée par la personne et selon laquelle on ajuste la forme et/ou la dureté de ladite orthèse et/ou de ladite prothèse en faisant varier l'un au moins desdits paramètres relatifs à ladite orthèse et/ou à ladite prothèse, de façon à minimiser la ou lesdites grandeurs mécaniques, ce qui peut permettre de concevoir une orthèse et/ou une prothèse permettant de minimiser une pathologie. Ainsi, postérieurement à l'adaptation de la structure musculo-squelettique au fonctionnement de l'appareil locomoteur de ladite personne, on peut permettre de prendre en compte lors de la simulation une orthèse et/ou une prothèse. The method may comprise the step of introducing parameters relating to at least one orthosis and / or to a prosthesis worn by the person and according to which the shape and / or the hardness of said orthosis and / or of said prosthesis are adjusted. by varying at least one of said parameters relating to said orthosis and / or to said prosthesis, so as to minimize the mechanical magnitude or quantities, which can make it possible to design an orthosis and / or a prosthesis for minimizing a pathology. Thus, after the adaptation of the musculoskeletal structure to the operation of the musculoskeletal system of said person, it may be possible to take into account during the simulation an orthosis and / or a prosthesis.
L'invention peut également permettre de prévoir l'apparition et l'évolution d'éventuelles pathologies en l'absence du port d'orthèses ou de prothèses.  The invention can also make it possible to predict the appearance and evolution of possible pathologies in the absence of wearing orthoses or prostheses.
Le procédé peut comporter l'étape selon laquelle on fabrique automatiquement l'orthèse et/ou la prothèse selon le matériau, la forme et/ou ses caractéristiques physiques ajustées.  The method may include the step of automatically manufacturing the orthosis and / or the prosthesis according to the material, shape and / or its adjusted physical characteristics.
L'orthèse est par exemple une semelle orthopédique.  The orthosis is for example an orthopedic insole.
Les données relatives à l'appareil locomoteur de la personne peuvent être acquises à l'aide de capteurs portés par la personne et/ou d'une plateforme de forces et/ou d'une caméra haute cadence et/ou d'une plateforme de capture de la pression plantaire. Les capteurs peuvent comporter au moins un capteur de contraction musculaire, encore appelés capteurs EMG.  The data relating to the musculoskeletal system of the person can be acquired using sensors carried by the person and / or a force platform and / or a high-speed camera and / or a platform of capture of plantar pressure. The sensors may include at least one muscle contraction sensor, also called EMG sensors.
Le système informatique peut comporter un écran et le procédé peut comporter l'étape selon laquelle on visualise sur l'écran au moins une image de la structure musculo- squelettique.  The computer system may include a screen and the method may include the step of displaying on the screen at least one image of the musculoskeletal structure.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un dispositif pour la mise en œuvre du procédé ci-dessus.  The invention further relates, in another of its aspects, to a device for implementing the method above.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de détermination du placement d'une prothèse du genou dans l'appareil locomoteur d'une personne, le procédé étant effectué à l'aide d'un modèle de l 'appareil locomoteur de la personne, notamment à l'aide de la structure musculo-squelettique ci-dessus, et comprenant l'étape consistant à effectuer différentes simulations du déplacement de l'appareil locomoteur de la personne à l'aide du modèle en surveillant au moins un critère prédéfini. Another aspect of the invention is a method for determining the placement of a knee prosthesis in the musculoskeletal system of a person, the method being performed using a the human musculoskeletal system, especially with the musculoskeletal structure above and including the step of carrying out different simulations of the movement of the musculoskeletal system of the person using the model monitoring at least one predefined criterion.
Le modèle, notamment la structure musculo-squelettique ci-dessus, référence par exemple les points d'attache des ligaments latéraux (et éventuellement croisés} du genou et le critère peut être l'évolution de la distance entre lesdits points d'attache.  The model, in particular the musculoskeletal structure above, for example refers to the attachment points of the lateral (and possibly crossed) ligaments of the knee and the criterion can be the evolution of the distance between said attachment points.
En variante du critère ci-dessus ou en combinaison avec ce dernier, le modèle, notamment la structure musculo-squelettique ci-dessus, peut permettre d'observer le point d'application de la force de contact au niveau de l'interface entre les condyles et le tibia au cours de la marche et la position du point d'application peut définir un critère pour le positionnement de la prothèse du genou. Alternatively the above criterion or in combination therewith, the model, including the musculoskeletal structure above, may enable to observe the point of application of the contact force at the interface between the condyles and shin at course of walking and position of the point of application can set a criterion for the positioning of the knee prosthesis.
La structure musculo-squelettique avec une prothèse ainsi positionnée peut ensuite être utilisée par un chirurgien avant une opération. Ce dernier peut, par le biais de simulations à l'aide de cette structure musculo-sq elettique, s'assurer que la prothèse sera efficace ou ne s'usera pas trop vite, par exemple.  The musculoskeletal structure with a prosthesis thus positioned can then be used by a surgeon before an operation. The latter can, by means of simulations with the help of this musculoskeletal structure, ensure that the prosthesis will be effective or not wear out too quickly, for example.
Un guide de positionnement, de la prothèse peut être proposé au chirurgien en fonction du résultat de la simulation.  A positioning guide, prosthesis can be offered to the surgeon depending on the outcome of the simulation.
Suivant le même principe on peux déterminer le placement d'une prothèse de hanche.  Following the same principle one can determine the placement of a hip prosthesis.
L'invention pourra être mieux comprise à ia lecture de la description qui va suivre d'exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel :  The invention will be better understood on reading the following description of nonlimiting examples of implementation thereof, and on examining the appended drawing, in which:
- la figure 1 représente de façon schématique un dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.  - Figure 1 schematically shows a device for implementing the method according to the invention.
- la figure 2 représente une structure musculo-squelettique selon un exemple de mise en œuvre de l'invention,  FIG. 2 represents a musculoskeletal structure according to an exemplary implementation of the invention,
- la figure 3 représente un exemple de système d'acquisition selon un exemple de mise en œuvre de l 'invention,  FIG. 3 represents an example of an acquisition system according to an example of implementation of the invention,
- la figure 4 représente un détail de la figure 3,  FIG. 4 represents a detail of FIG. 3,
- la figure 5 représente un ensemble comportant une structure musculo- squelettique selon la revendication 2 et une semelle  FIG. 5 represents an assembly comprising a musculoskeletal structure according to claim 2 and a sole
- ia figure 6 représente de façon schématique un procédé de fabrication de semelles orthopédiques selon un exemple d'application de l'invention,  FIG. 6 schematically represents a process for manufacturing orthopedic insoles according to an exemplary application of the invention,
- la figure 7 représente un exemple de procédé d'identification de ia dynamique de l'appareil locomoteur à l'aide de la structure musculo-squelettique et d'utilisation de la dynamique ainsi identifiée,  FIG. 7 represents an exemplary method for identifying the dynamics of the musculoskeletal apparatus using the musculoskeletal structure and using the dynamics thus identified,
- la figure 8 représente de façon schématique des étapes correspondant à la déformation du pied lors d'une simulation à l'aide de la structure musculo-squelettique,  FIG. 8 schematically represents steps corresponding to the deformation of the foot during a simulation using the musculoskeletal structure,
- la figure 9 représente la partie du genou du côté du fémur selon un exemple de structure -musculo-squelettique, - la figure 10 représente la partie du genou du côté du tibia selon un exemple de structure musculo-squeiettique et, FIG. 9 represents the portion of the knee on the femur side according to an example of a musculoskeletal structure, FIG. 10 represents the part of the knee on the side of the tibia according to an example of a musculoskeletal structure and
- la figure 1 1 est représente une prothèse du genou du côté du. tibia intégrée à un exemple de structure musculo-squeiettique.  - Figure 1 1 is a knee prosthesis on the side of. shin embedded in an example of musculoskeletal structure.
Dispositif  Device
On a représenté à la figure 1 un exemple de dispositif 1 pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.  FIG. 1 shows an exemplary device 1 for implementing the method according to the invention.
Le dispositif 1 est par exemple agencé pour permettre de simuler l'appareil locomoteur d'une personne à l'aide d'une structure musculo-squeiettique virtuelle 10.  The device 1 is for example designed to simulate the musculoskeletal system of a person using a virtual musculoskeletal structure 10.
Ce dispositif 1 comporte un système informatique 1 1 comportant un ordinateur This device 1 comprises a computer system 1 1 comprising a computer
2 et/ou un calculateur 5. L'ordinateur comporte par exemple un écran 3 permettant de visualiser des images de la structure musculo-squeiettique, par exemple lors de l'adaptation de cette dernière au fonctionnement de l'appareil locomoteur d'une personne, comme décrit par la suite. Le calculateur 5 peut être intégré ou non à l'ordinateur 2. Ce dernier peut comporter un clavier 4 ou toute autre interface utilisateur permettant, à un utilisateur de saisir des données. 2 and / or a computer 5. The computer comprises for example a screen 3 for viewing images of the musculoskeletal structure, for example when adapting the latter to the functioning of the musculoskeletal system of a person as described later. The computer 5 may or may not be integrated with the computer 2. The latter may comprise a keyboard 4 or any other user interface allowing a user to enter data.
Structure musculo-squeiettique  Musculoskeletal structure
On a représenté à la figure 2 un exemple de structure musculo-squeiettique 10 selon l'invention, représentant l'appareil locomoteur de la personne.  FIG. 2 shows an example of a musculoskeletal structure 10 according to the invention, representing the musculoskeletal system of the person.
Cette structure musculo-squeiettique 10 peut s'étendre des pieds aux cervicales et permettre de traduire les interactions entre le comportement cinématique et dynamique des pieds de la personne et le comportement cinématique et dynamique d'autres articulations de l'appareil locomoteur de la personne.  This musculo-squeegetic structure 10 can extend from the feet to the cervical ones and make it possible to translate the interactions between the kinematic and dynamic behavior of the feet of the person and the kinematic and dynamic behavior of other articulations of the musculoskeletal system of the person.
La structure musculo-squeiettique 10 peut également prendre en compte les mouvements provoqués dans le plan sagittal lors du déplacement de l'appareil locomoteur de la personne et les mouvements subis par le squelette dans au moins un plan autre que le plan, sagittal, notamment dans les plans frontaux et transversaux dans lesquels se produisent des mouvements du squelette sous l'action du poids, de la réaction du sol et de la tenue des moments passifs exercés sur les articulations.  The musculoskeletal structure 10 can also take into account the movements caused in the sagittal plane during the displacement of the musculoskeletal system of the person and the movements undergone by the skeleton in at least one plane other than the sagittal plane, particularly in the the frontal and transversal planes in which skeletal movements occur under the action of weight, the reaction of the soil and the holding of the passive moments exerted on the articulations.
La. structure musculo-squeiettique permet par exemple une observation en trois dimensions des os, une observation des attaches musculaires et des points définissant les cartilages. Des éléments géométriques étant par exemple des sphères, des cylindres, des axes et des points représentent par exemple les différents éléments de la structure musculo-squelettique. The musculoskeletal structure allows, for example, a three-dimensional observation of the bones, an observation of the muscular attachments and points defining the cartilages. Geometric elements being for example spheres, cylinders, axes and points represent for example the various elements of the musculoskeletal structure.
Cette structure musculo-squelettique est par exemple caractérisée par des paramètres prédéfinis qui peuvent être modifiés par l'utilisateur en fonction de données propres à l'appareil locomoteur de la personne. Ces paramètres prédéfinis sont par exemple relatifs à la forme des os, étant notamment choisis parmi des dimensions des os et/ou des valeurs angles entre différentes parties d'un os ou entre deux os adjacents.  This musculoskeletal structure is for example characterized by predefined parameters that can be modified by the user according to data specific to the musculoskeletal system of the person. These predefined parameters are for example related to the shape of the bones, being chosen in particular from bone dimensions and / or angles values between different parts of a bone or between two adjacent bones.
Indépendamment ou en combinaison de ce qui précède, des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique peuvent être relatifs à la forme et/ou à la position des attaches musculaires.  Independently or in combination with the foregoing, predefined parameters of the musculoskeletal structure may be related to the shape and / or position of the muscle attachments.
indépendamment ou en combinaison de ce qui précède, des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique peuvent être relatifs à la taille des cartilages, à leur forme et à la position des cartilages par rapport aux os.  independently or in combination with the foregoing, predefined parameters of the musculoskeletal structure may be related to cartilage size, shape, and cartilage position relative to bone.
Indépendamment ou en combinaison de ce qui précède, des paramètres prédéfinis de 1a structure musculo-squelettique peuvent être associés à des règles et des contraintes géométriques garantissant la cohérence des mouvements simulés au niveau des articulations. Ces contraintes géométriques se rapportent par exemple :  Independently or in combination with the foregoing, predefined parameters of the musculoskeletal structure may be associated with geometric rules and constraints ensuring the consistency of simulated movements at the joints. These geometric constraints relate for example:
- à la position de la hanche; la tête du fémur et le cotyle devant par exemple rester concentriques et en même position,  - at the hip position; the head of the femur and the acetabulum before for example remain concentric and in the same position,
- à la rotation de la hanche; le centre de rotation de la hanche devant par exemple être confondu avec le centre de la tête du fémur,  - the rotation of the hip; the center of rotation of the hip, for example, to be confused with the center of the head of the femur,
- à la. position du genou,  - to the. knee position,
- à la rotation du genou, celle-ci devant par exemple rester libre en adduction et étant imposée en flexion,  at the rotation of the knee, the latter having for example to remain free in adduction and being imposed in flexion,
- à la position de la cheville, le centre d'un cylindre représentant l'astragale devant être confondu avec le centre d'un cylindre représentant le tibia,  - at the position of the ankle, the center of a cylinder representing the astragal to be confused with the center of a cylinder representing the tibia,
- à la rotation de la cheville, celle-ci devant par exemple être libre autour de l'axe de la cheville et contrainte selon les deux autres axes définissant avec l'axe de la cheville un repère en trois dimensions orthogonal.  - Rotation of the ankle, it must for example be free around the axis of the ankle and constrained according to the other two axes defining with the axis of the ankle a three-dimensional orthogonal reference.
- à la rotation de l'astragale par rapport au calcanéum, cette rotation devant être semi-libre avec un couple de rappel ayant une valeur de constante élastique paramétrable autour de l'axe de Henke et contrainte autour des deux autres axes définissant avec l'axe de Henke un repère en trois dimensions orthogonal - the rotation of the astragal with respect to the calcaneus, this rotation to be semi-free with a restoring torque having an elastic constant value configurable around the Henke axis and constrained around the other two axes defining with the Henke axis a three-dimensional orthogonal reference
- au couplage entre le genou et l'axe de Henke, et  - the coupling between the knee and the Henke axis, and
- aux mouvements du pied, ces mouvements devant accompagner ceux du calcanéum sauf lorsque le pied rencontre le sol.  - movements of the foot, these movements must accompany those of the calcaneus except when the foot meets the ground.
De tels paramètres prédéfinis sont par exemple les coefficients de couplage entre les axes de segments osseu de l'appareil locomoteur.  Such predefined parameters are, for example, the coupling coefficients between the axes of bone segments of the locomotor apparatus.
La structure muscul o- squel etti qu e 10 représente par exemple le pied comme une articulation déformable, comportant entre deux et vingt-six os articulés, par exemple dix-sept os.  The musculoskeletal structure 10 represents, for example, the foot as a deformable joint, having between two and twenty-six articulated bones, for example seventeen bones.
La structure musculo-squelettique peut être soumise à des grandeurs d'entrées en rapport avec des mouvements activés par les muscles de l'appareil locomoteur et sur lesquelles un utilisateur peut agir pour déman-er une simulation du mouvement et/ou du déplacement de l'appareil locomoteur.  The musculoskeletal structure may be subject to input quantities related to movements activated by the muscles of the musculoskeletal system and on which a user can act to deman-a simulation of the movement and / or displacement of the musculoskeletal system. 'locomotor device.
La structure musculo-squelettique permet d'observer des grandeurs de sortie en rapport avec des mouvements subis par le squelette et qui correspondent par exemple à des grandeurs mécaniques représentatives d'une contrainte exercée sur les cartilages des os et/ou les muscles de cette personne en mouvement, ces sorties étant observables et quanti fiables à. l'aide du dispositif selon l'invention.  The musculoskeletal structure makes it possible to observe output quantities related to movements experienced by the skeleton and which correspond, for example, to mechanical quantities representative of a stress exerted on the cartilages of the bones and / or the muscles of this person. in motion, these outputs being observable and quanti reliable at. using the device according to the invention.
On peut choisir comme grandeurs d'entrée l'un au moins parmi les trois angles de rotation du bassin, le décalage latéral du bassin, l'angle de flexion de la hanche, l'angle de flexion des genoux, la largeur du pas, l'ouverture du pas, la flexion du calcanéum par rapport au sol et la direction de roulement du calcanéum par rapport au sol. Les grandeurs de sortie sont par exemple des grandeurs mécaniques représentatives d'une contrainte exercée sur les cartilages des os et/ou les muscles de la personne en mouvement, étant par exemple l'un au moins parmi :  At least one of the three angles of rotation of the pelvis, the lateral offset of the pelvis, the angle of flexion of the hip, the angle of flexion of the knees, the width of the step, may be chosen as input quantities. the opening of the pitch, the flexion of the calcaneus with respect to the ground and the rolling direction of the calcaneus with respect to the ground. The output quantities are for example mechanical quantities representative of a stress exerted on the cartilages of the bones and / or the muscles of the person in motion, being for example at least one of:
l'amplitude des mouvements de rotation interne/ex terne du membre inférieur,  the amplitude of the internal / external rotation movements of the lower limb,
les surfaces de contact des articulations coxo-fémoraies, par exemple les surfaces de la tête fémorale et/ou de la cotyle.  the contact surfaces of the coxo-femoral joints, for example the surfaces of the femoral head and / or the acetabulum.
le point d'application des efforts sur les articulations coxo-fémorales, par exemple sur la tête fémorale et/ou la cotyle et la répartition de ces derniers. l'angle entre l'axe des condyles fémoraux et le plateau tibial, the point of application of the efforts on the coxo-femoral joints, for example on the femoral head and / or the acetabulum and the distribution of these. the angle between the axis of the femoral condyles and the tibial plateau,
la rotation de l'axe des condyles fémoraux par rapport à la perpendiculaire à axe du plateau tibial,  the rotation of the axis of the femoral condyles relative to the perpendicular to the axis of the tibial plateau,
la répartition des efforts entre les deux condyles fémoraux, la vitesse, la direction l'orientation de l'articulation peronéo-tibio- astragalicnne,  the distribution of the forces between the two femoral condyles, the speed, the direction, the orientation of the peronéo-tibio-astragalic joint,
les surfaces de contact entre l'articulation péronéo-tibiale et le dôme de l'astragale,  the contact surfaces between the tibial-fibula joint and the astragalus dome,
la vitesse et la direction de roulement d calcanéum par rapport au sol, l'angle de rotation de l'astragale par rapport au calcanéum. l'élongation des muscles,  the speed and direction of calcaneal rolling relative to the ground, the angle of rotation of the astragalus with respect to the calcaneus. the elongation of the muscles,
l'interaction entre les muscles et les os,  the interaction between the muscles and the bones,
la pression sur les cartilages,  the pressure on the cartilages,
des indicateurs en chaque point de pivotement et/ou de roulement d'une surface de l'articulation par rapport à une autre, par exemple le taux de pivotement et le taux de roulement.  indicators at each point of pivoting and / or rolling of one surface of the joint relative to another, for example the slewing rate and the rolling rate.
D'autres sorties peuvent encore être considérées, comme par exemple la déformation du pied ou encore les angles et la position de la rotule.  Other outputs can still be considered, such as the deformation of the foot or the angles and position of the patella.
Un tel choix de grandeurs d'entrées, lorsque ces dernières sont des mouvements en flexion et quelques constantes relatives à la marche de la personne, de grandeurs de sortie, lorsque ces dernières sont des mouvements dans des plans autres que le plan sagittal, de nature de la stracture musculo-squelettique, pennettent la prise en compte lors de la simulation de prothèse(s) et/ou d'orthèse(s).  Such a choice of input quantities, when the latter are bending movements and some constants relating to the walking of the person, of output quantities, when the latter are movements in planes other than the sagittal plane, of a nature of the musculoskeletal stracture, allow the taking into account during the simulation of prosthesis (s) and / or orthotic (s).
On va maintenant décrire en détail un exemple de structure musculo- squelettique au niveau du fémur.  An example of a musculoskeletal structure at the femur level will now be described in detail.
La tête du fémur est représentée par une sphère et le paramètre prédéfini de la stracture musculo-squelettique associé à cette sphère est son rayon. Le rayon de la tête du fémur peut permettre de définir la surface de contact du cartilage.  The head of the femur is represented by a sphere and the predefined parameter of the musculoskeletal stracture associated with this sphere is its radius. The radius of the femoral head can be used to define the contact surface of the cartilage.
La base du col du fémur est représentée par des points et le paramètre prédéfini de la structure musculo-squelettique associé à chaque point est sa distance au centre de la tête du fémur. Les deux condyles sont, selon cet exemple, représentés par deux cylindres coaxiaux et les paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique y étant associés sont le rayon du cylindre extérieur, le rayon du cylindre intérieur et la distance entre les centres des cylindres. Ces rayons intérieur et extérieur peuvent permettre de déterminer l'inclinaison de la surface de contact par rapport à l'axe des cylindres. The base of the femoral neck is represented by dots and the predefined parameter of the musculoskeletal structure associated with each point is its distance to the center of the femoral head. The two condyles are, according to this example, represented by two coaxial cylinders and the predefined parameters of the musculoskeletal structure associated therewith are the radius of the outer cylinder, the radius of the inner cylinder and the distance between the centers of the cylinders. These inner and outer radii can be used to determine the inclination of the contact surface with respect to the axis of the rolls.
D'autres paramètres prédéfinis associés au fémur peuvent être la longueur du fémur, l'angle d'antéversion du col du fémur, l'angle d'ouverture du col du fémur et l'angle d'ouverture du genou, ces derniers ayant une influence sur la longueur du pas et la vitesse angulaire du fémur par rapport au sol, la surface de contact entre le cartilage sur la tête du fémur et le cartilage du cotyle au cours de la marche, l'effort de contact au niveau de la hanche et la largeur du pas.  Other predefined parameters associated with the femur may be the femur length, anteversion angle of the femoral neck, femoral neck opening angle and knee opening angle, the latter having influence on the length of the step and the angular velocity of the femur relative to the ground, the contact surface between the cartilage on the head of the femur and the cartilage of the acetabulum during walking, the contact force at the level of the hip and the width of the step.
Système d'acquisition  Acquisition system
Le dispositif 1 peut comporter un système d'acquisition 6, comme représenté à la figure 3, qui peut communiquer par une liaison filaire ou non avec le système informatique 11.  The device 1 may comprise an acquisition system 6, as shown in FIG. 3, which can communicate via a wired connection or not with the computer system 11.
Ce système d'acquisition 6 comporte par exemple une pluralité de capteurs 7 portés par la personne et dont on a représenté un exemple à la figure 4, et/ou au moins une plateforme de forces 8.  This acquisition system 6 comprises, for example, a plurality of sensors 7 carried by the person and an example of which has been shown in FIG. 4, and / or at least one force platform 8.
Dans une variante, le système d'acquisition 6 peut encore comporter au moins une caméra de fréquence d'acquisition d'images supérieure à 100 Hz et/ou une plateforme de capture de la pression plantaire et/ou un ou plusieurs capteurs EMG.  In a variant, the acquisition system 6 may also comprise at least one image acquisition rate camera greater than 100 Hz and / or a platform for capturing the plantar pressure and / or one or more EMG sensors.
Dans l'exemple décrit, les capteurs 7 sont des mini-centrales inertielles contenues dans un boîtier et comportant :  In the example described, the sensors 7 are mini-inertial units contained in a housing and comprising:
- un accéléromètre à trois axes donnant des valeurs de l'accélération par rapport au sol du centre du boîtier du capteur dans un repère lié au boîtier, et/ou  a three-axis accelerometer giving values of the acceleration relative to the ground of the center of the sensor housing in a reference linked to the housing, and / or
- un gyromètre à trois axes donnant des valeurs de vitesse angulaire du centre du boîtier par rapport au sol dans le même repère lié au boîtier et/ou,  a three-axis gyrometer giving values of angular speed of the center of the housing relative to the ground in the same reference frame linked to the housing and / or,
- un détecteur en trois dimensions du champ magnétique terrestre. - a three-dimensional detector of the Earth's magnetic field.
Dans l'exemple des figures 3 et 4, les capteurs 7 sont intégrés à une combinaison dont la personne est revêtue lors de l'acquisition des données, une telle combinaison étant par exemple commercialisée par la société XSENS®. Dans une variante non représentée, les capteurs 7 peuvent être fixés sur des vêtements de la personne de façon amovible, par exemple à l'aide d'un bracelet ou d'une ceinture. In the example of Figures 3 and 4, the sensors 7 are integrated in a combination in which the person is coated during data acquisition, such a combination is for example sold by the company Xsens ®. In a variant not shown, the sensors 7 can be fixed on the person's clothes removably, for example by means of a bracelet or a belt.
Les données acquises par chaque mini-centrale inertielle 7 peuvent être trois composantes d'accélération et de vitesses angulaires ou une matrice d'orientation du boîtier contenant la mini-centrale inertielle 7 par rapport à un repère lié au sol, cette matrice d'orientation étant représentée par des quatemions.  The data acquired by each mini-inertial unit 7 may be three acceleration and angular velocity components or an orientation matrix of the housing containing the inertial mini-unit 7 with respect to a reference linked to the ground, this orientation matrix being represented by quatemions.
Les données acquises par les mini-centrales mertielies 7 peuvent permettre d'obtenir :  The data acquired by the mini-central mertielies 7 can make it possible to obtain:
- des paramètres spatiaux-temporels tels que la vitesse de marche et la cadence de marche de la personne, la longueur du pas de la personne, la largeur du pas, des paramètres tels que la largeur du bassin, une mini-centrale étant par exemple disposée de chaque côté du bassin, ou encore la longueur de la jambe.  - Spatial-temporal parameters such as walking speed and walking rate of the person, the length of the person's step, the width of the step, parameters such as the width of the pool, a mini-central being for example arranged on each side of the pelvis, or the length of the leg.
des paramètres cinématiques de chaque segment osseux de l'appareil locomoteur, par exemple la vitesse angulaire audit segment.  kinematic parameters of each bone segment of the locomotor apparatus, for example the angular velocity of said segment.
La ou les plateformes de force 8 peuvent être disposées sous un tapis de pression 9 sur lequel se déplace la personne lors de l'acquisition des données. La ou les plateformes de force 8 délivrent par exemple dans trois plans les composantes de la force de contact du pied sur le sol à une fréquence par exemple supérieure à 200 Hz et avec une résolution spatiale de 0,5 cm. La plateforme de forces peut également permettre de déterminer le centre d'application de la force de contact du pied sur le soi.  The force platform (s) 8 may be placed under a pressure pad 9 on which the person moves when acquiring the data. For example, the force platform or platforms 8 deliver in three planes the components of the contact force of the foot on the ground at a frequency, for example, greater than 200 Hz and with a spatial resolution of 0.5 cm. The force platform can also be used to determine the center of application of the contact force of the foot on the self.
En fournissant des informations sur la direction de la force de contact du pied sur le sol et sur son centre d'application, de telles plateformes de force peuvent permettre de mieux évaluer la cinématique du pied, en parti cul ier du talon.  By providing information on the direction of the contact force of the foot on the ground and on its application center, such force platforms can make it possible to better evaluate the kinematics of the foot, especially the heel.
Les données acquises à l'aide de la ou des plateformes de force 8 ou/et le tapis de pression 9 peuvent également permettre de déterminer les phases de pose du pied, la largeur et la longueur du pas et la direction de roulement du calcanéum par rapport au sol.  The data acquired using the force platform (s) 8 and / or the pressure belt 9 can also make it possible to determine the laying phases of the foot, the width and the length of the pitch and the rolling direction of the calcaneus by ground ratio.
Dans une variante, le dispositif 1 est dépourvu de système d'acquisition 6. Déformation du pied  In a variant, the device 1 is devoid of an acquisition system 6. Deformation of the foot
Le pied est de préférence relié au reste de la structure musculo-squelettique par deux articulations : une première articulation par rapport à l'axe de Henke passant par un point de la partie supérieure externe la tête de l'astragale et un point de la partie inférieure externe du sinus tarsien. L'astragale effectue autour de cet axe de Henke une rotation par rapport au caicanéum. Cette première articulation est caractérisée entre autres par un coefficient propre à chaque personne et traduisant la raideur de l'articulation autour de cet axe, The foot is preferably connected to the rest of the musculoskeletal structure by two joints: a first articulation with respect to the Henke axis passing through a point of the upper outer part of the astragalus head and a point of the outer lower part of the tarsal sinus. The astragalus performs around this Henke axis a rotation with respect to the caicaneum. This first articulation is characterized inter alia by a coefficient specific to each person and reflecting the stiffness of the joint around this axis,
une deuxième articulation autour d'un deuxième axe correspondant à l'axe d'un cylindre passant au milieu de la surface de contact entre le scaphoïde et l'astragale. L'axe de ce cylindre définit l 'axe de rotation du mouvement entre le scaphoïde et l'astragale.  a second articulation about a second axis corresponding to the axis of a cylinder passing in the middle of the contact surface between the scaphoid and the astragalus. The axis of this cylinder defines the axis of rotation of the movement between the scaphoid and the astragalus.
On va maintenant décrire en référence à la figure 8 un exemple de déformation du pied lors d'une simulation du déplacement de l'appareil locomoteur à l'aide de la structure musculo-squelettique 10.  An example of deformation of the foot during a simulation of the displacement of the locomotor apparatus using the musculoskeletal structure 10 will now be described with reference to FIG.
Lors d'une étape 50, le caicanéum roule suivant une courbe de roulement projetée sur le sol, entraînant tous les os du pied. La rotation autour de l'axe de Henke de l'astragale par rapport au caicanéum permet que le scaphoïde, l'astragale ainsi que les premier, deuxième et troisième cunéiformes soient également entraînés.  During a step 50, the caicaneum rolls along a rolling curve projected on the ground, causing all the bones of the foot. The rotation around the Henke axis of the astragalus with respect to the caicaneum allows the scaphoid, astragalus and the first, second and third cuneiform to be trained as well.
Le scaphoïde est par ailleurs déplacé en rotation par rapport à l'astragale selon i'axe de la deuxième articulation d'un angle de signe inverse de celui correspondant à la rotation de l'astragale par rapport au caicanéum, entraînant les premier, deuxième et troisième cunéiformes, suivis des premier, deuxième et troisième métatarsiens qui subissent une rotation autour de leur tête dans la direction de leur cunéiforme respectif.  The scaphoid is also displaced in rotation with respect to the astragalus along the axis of the second articulation of a sign angle opposite to that corresponding to the rotation of the astragal with respect to the caicaneum, resulting in the first, second and second third cuneiform, followed by the first, second and third metatarsals that rotate around their head in the direction of their respective cuneiform.
A la fin de cette étape 50, la tête du cinquième métatarsien touche le sol.  At the end of this step 50, the fifth metatarsal head touches the ground.
Lors d'une étape 51 , le caicanéum roule autour de i'axe de contact du talon par rapport au sol, entraînant tous les os du pied.  During a step 51, the caicaneum rolls around the contact axis of the heel relative to the ground, causing all the bones of the foot.
La rotation autour de l'axe de Henke de l'astragale par rapport au caicanéum permet que le scaphoïde, l'astragale ainsi que les premier, deuxième et troisième cunéiformes soient également entraînés. Le scaphoïde est par ailleurs déplacé en rotation par rapport à l'astragale selon l'axe de la deuxième articulation d'un angle de signe inverse de celui correspondant à la rotation de l'astragale par rapport au caicanéum, entraînant les premier, deuxième et troisième cunéiformes, suivis des premier, deuxième et troisième métatarsiens qui subissent une rotation autour de leur tête dans la direction de leur cunéiforme respectif. The rotation around the Henke axis of the astragalus with respect to the caicaneum allows the scaphoid, astragalus and the first, second and third cuneiform to be trained as well. The scaphoid is also displaced in rotation relative to the astragalus along the axis of the second articulation of a sign angle opposite to that corresponding to the rotation of the astragal with respect to the caicaneum, resulting in the first, second and third cuneiform, followed by the first, second and third metatarsals that rotate around their head in the direction of their respective cuneiform.
A la fin de cette étape 51 , la tête du premier métatarsien touche le sol.  At the end of this step 51, the head of the first metatarsal touches the ground.
L'étape 52 correspond à la charge de la voûte plantaire. Lors de cette étape 52, la rotation autour de l'axe de Henke sous la charge exercée par l'appareil locomoteur détermine la déformation du pied.  Step 52 corresponds to the load of the arch. During this step 52, the rotation around the axis of Henke under the load exerted by the locomotor apparatus determines the deformation of the foot.
La rotation de l'astragale par rapport au calcanéum autour de Taxe de Henke entraîne le scaphoïde, l'astragale et les premier, deuxième et troisième cunéiformes. La rotation du scaphoïde par rapport à l'astragale autour de Taxe de la deuxième articulation d'un angle de signe inverse de celui de l'angle correspondant à la rotation de l'astragale par rapport au calcanéum entraîne les premier, deuxième et troisième cunéiformes.  Rotation of the astragalus around the calcaneum around Henke's Tax leads to the scaphoid, astragalus, and the first, second, and third cuneiform. The rotation of the scaphoid with respect to the astragalus around the axis of the second articulation of an angle of sign opposite to that of the angle corresponding to the rotation of the astragalus with respect to the calcaneus results in the first, second and third cuneiform .
Le premier métatarsien et l'ensemble du premier orteil sont déplacés par translation parallèlement au sol et à l'axe du pied et l'axe de ce premier métatarsien autour de son point de contact par rapport au sol est modifié jusqu'à avoir un point de contact commun avec le premier cunéiforme.  The first metatarsal and the entire first toe are displaced by translation parallel to the ground and the axis of the foot and the axis of this first metatarsal around its point of contact with the ground is changed to a point common contact with the first cuneiform.
Les deuxième et troisième cunéiformes peuvent être déplacés de façon à obtenir une répartition uniforme de leur centre d'inertie entre le cuboïde et le premier cunéiforme.  The second and third cuneiforms can be moved so as to obtain a uniform distribution of their center of inertia between the cuboid and the first cuneiform.
Les deuxième et troisième métatarsiens subissent alors une rotation autour de leur tête dans 1a direction de leur cunéiforme respectif. Le cuboïde est alors soumis à une rotation autour de l'axe passant par son centre et le centre du talon d'une valeur d'angle égale à celle de l'angle entre le centre du cuboïde et le centre du premier cunéiforme.  The second and third metatarsals are then rotated around their head in the direction of their respective cuneiform. The cuboid is then rotated about the axis passing through its center and the center of the heel by an angle equal to that of the angle between the center of the cuboid and the center of the first wedge-shaped.
A une étape 53, le talon est décollé du sol par rotation de Lavant-pied, c'est-à- dire la partie du pied en arrière des orteils, autour de l'axe formé par la tête des premier, deuxième et troisième métatarsiens. La déformation complexe inverse autour de l'axe de Henke entraîne une déformation inverse à celle de l'étape 52 jusqu'à obtenir un pied non déformé en fin d'étape 53 à l'issue de laquelle le talon de l'autre pied est posé sur le sol.  At a step 53, the heel is detached from the ground by rotation of Lavant-foot, that is to say the part of the foot behind the toes, around the axis formed by the head of the first, second and third metatarsals . The inverse complex deformation around the Henke axis causes a reverse deformation to that of step 52 until an undeformed foot is obtained at the end of step 53 at the end of which the heel of the other foot is placed on the floor.
Amélioration de la précision des mesures  Improved measurement accuracy
L'acquisition de données par le système d'acquisition 6 peut faire intervenir plusieurs repères, à savoir  The acquisition of data by the acquisition system 6 can involve several reference marks, namely
un repère lié au boîtier du capteur contenant une mini-centrale inertielle 7, et dans lequel les mesures sont effectuées par la mini-centrale inertielle 7, un repère magnétique dont l'axe X est dirigé vers le Nord magnétique terrestre, et dont les axes Y et Z forment un plan horizontal, a reference linked to the sensor housing containing a mini-inertial unit 7, and in which the measurements are made by the mini-inertial unit 7, a magnetic marker whose axis X is directed towards the terrestrial magnetic North, and whose axes Y and Z form a horizontal plane,
un repère de marche dont l'axe X est orienté dans le sens de la marche lors du déplacement d'un appareil locomoteur en ligne droite, les axes X, Y de ce repère définissant le plan sagittal et les axes Y, Z de ce repère définissant le plan frontal et,  a walking marker whose axis X is oriented in the direction of travel when moving a musculoskeletal apparatus in a straight line, the X, Y axes of this marker defining the sagittal plane and the Y, Z axes of this marker defining the frontal plane and,
un repère anatomique défini pour chaque segment osseux de l'appareil locomoteur par rapport à des points fonctionnels de ces segments.  an anatomical landmark defined for each bone segment of the locomotor apparatus with respect to functional points of these segments.
Chaque mini-centrale inertieîle 7 est par exemple agencée pour fournir une matrice de passage du repère lié au boîtier au repère magnétique. Le repère de marche se déduit par exemple du repère magnétique par une simple rotation d'un angle autour d'un axe vertical.  Each mini-central unit 7 is for example arranged to provide a matrix of passage of the marker linked to the housing to the magnetic mark. The march mark is deduced for example from the magnetic mark by a simple rotation of an angle around a vertical axis.
Pour obtenir la position angulaire du repère anatomique de chaque segment osseux de l'appareil locomoteur par rapport au repère de marche, on détermine par exemple la position angulaire du repère anatomique par rapport aux repères liés à chaque boîtier d'un capteur par application d'un protocole spécifique, cette position angulaire étant fixe durant la marche.  In order to obtain the angular position of the anatomical landmark of each bone segment of the musculoskeletal apparatus with respect to the walking mark, the angular position of the anatomical landmark relative to the landmarks connected to each housing of a sensor is determined for example by application of a specific protocol, this angular position being fixed during walking.
On peut ensuite déterminer la position angulaire du repère lié au boîtier de chaque capteur par rapport au repère magnétique qui, comme décrit précédemment, est directement donnée par chaque mini-central inertieîle 7 avec une précision de l'ordre de 4 à 5° en mouvement et de 1 à 2° en régime statique, et l'on peut déterminer la position du repère de marche par rapport, au repère magnétique, le repère de marche étant fixe durant la marche en ligne droite par rapport au repère magnétique.  We can then determine the angular position of the reference linked to the housing of each sensor with respect to the magnetic mark which, as described above, is directly given by each mini-central inertia 7 with a precision of the order of 4 to 5 ° in motion and 1 to 2 ° in static mode, and it is possible to determine the position of the march mark relative to the magnetic mark, the running mark being fixed during walking in a straight line with respect to the magnetic mark.
Il peut s'avérer souhaitable d'améliorer la précision des mesures délivrées par les mini-centrales inertielles 7 concernant la position angulaire du repère lié au boîtier de chaque capteur par rapport au repère magnétique, aussi bien en régime statique qu'en mouvement, les erreurs de mesures effectuées par ces mini-centrales inertielles 7 étant par exemple dues au mouvement de la peau, aux vibrations résultant de la pose du pied sur le sol, au positionnement des mini -centrales inertielles par rapport au repère magnétique, au positionnement des mini-centrales inertielles par rapport au repère anatomique et, à la dérive intrinsèque des capteurs.  It may be desirable to improve the accuracy of the measurements delivered by the mini-inertial units 7 concerning the angular position of the reference mark connected to the housing of each sensor with respect to the magnetic mark, both in static mode and in motion, the measurement errors made by these mini-inertial units 7 being for example due to the movement of the skin, the vibrations resulting from the laying of the foot on the ground, the positioning of the inertial mini-centers with respect to the magnetic mark, the positioning of the mini - inertial centers compared to the anatomical landmark and the intrinsic drift of the sensors.
Pour ce faire, on peut effectuer les mesures selon un protocole spécifique. Lors des mesures, les capteurs 7 du système d'acquisition sont fixés sur la personne de façon à ce que l'on puisse considérer par la suite que ces capteurs 7 ne bougent plus par rapport à la personne. To do this, we can perform measurements according to a specific protocol. During measurements, the sensors 7 of the acquisition system are fixed on the person so that it can be considered later that these sensors 7 no longer move relative to the person.
On découpe le mouvement de l'appareil locomoteur de la personne lors de l'acquisition de mesures en cinq phases d stinctes : une phase initiale immobile, une phase de mise en marche, une phase en marche cyclique, une phase de fin de marche et une phase finale immobile.  The movement of the musculoskeletal system of the person is cut off during the acquisition of measurements in five distinct phases: an initial immobile phase, a start-up phase, a cyclic phase, an end-of-step phase and an immobile final phase.
La personne reste par exemple pieds joints, immobile, les plantes des pieds collées au sol quelques secondes et les bouts des deux pieds devant une ligne marquée sur le sol, par exemple. Le dispositif 1 peut comporter un podoscope électronique qui peut permettre de vérifier que les pieds de la personne sont plaqués sur le sol, permettant par exemple d'estimer en partie la position des repères anatomiques par rapport au repère lié au boîtier de chaque capteur.  The person remains for example feet together, motionless, the soles of the feet stuck to the ground for a few seconds and the ends of both feet in front of a line marked on the ground, for example. The device 1 may include an electronic podoscope that can make it possible to verify that the feet of the person are flattened on the ground, allowing for example to estimate in part the position of the anatomical landmarks relative to the mark bound to the housing of each sensor.
Le dispositif peut également comporter des moyens pour créer un champ magnétique artificiel constant, par exemple une bobine, de façon à ce que le champ extérieur soit constant et dans la même direction dans l'environnement ambiant lors de la phase initiale immobile.  The device may also comprise means for creating a constant artificial magnetic field, for example a coil, so that the external field is constant and in the same direction in the ambient environment during the initial immobile phase.
On effectue par exemple la moyenne des valeurs d'accéléromètre et des sorties d'un magnétomètre pendant cette phase initiale et on en déduit après calcul la matrice de passage initial du repère lié au capteur de chaque boîtier au repère magnétique, ainsi par exemple que des quaternions traduisant la relation initiale entre le repère lié au capteur de chaque boîtier et le repère magnétique.  For example, the average of the accelerometer values and the outputs of a magnetometer during this initial phase is carried out and, after calculation, the initial matrix of the reference mark bound to the sensor of each box is deduced from the magnetic mark, for example, that quaternions translating the initial relationship between the reference linked to the sensor of each housing and the magnetic reference.
On mesure ensuite la pente due à la dérive des accéléromètres de chaque minicentrale inertielle 7 et l'on corrige l'ensemble afin d'avoir une valeur constante sur les trois axes du repère lié au boîtier du capteur 7.  The slope due to the drift of the accelerometers of each inertial minicentral 7 is then measured, and the assembly is corrected so as to have a constant value on the three axes of the mark bound to the sensor housing 7.
On peut placer un capteur libre sur le sol perpendiculairement à la ligne devant îaqueile les pieds de l'utilisateur sont disposés, de façon à mesurer l'angle entre le repère magnétique et le repère de marche.  It is possible to place a free sensor on the ground perpendicular to the line in front of the user's feet, so as to measure the angle between the magnetic mark and the mark.
On peut alors déduire la matrice de passage initiale du repère lié au boîtier de chaque capteur au repère de marche. L'ensemble des opérations peut être rendu indépendant du champ magnétique ambiant, ce qui permet par exemple de s'affranchir de l'évolution ultérieure de celui-ci. Toujours lors de cette phase initiale, on peut définir entièrement ou en partie la position du repère anatomique lié à chaque segment osseux de l'appareil locomoteur. We can then deduce the matrix of initial passage of the marker linked to the housing of each sensor at the march mark. All operations can be made independent of the ambient magnetic field, which allows for example to overcome the subsequent evolution of it. Still during this initial phase, it is possible to define in whole or in part the position of the anatomical landmark linked to each bone segment of the musculoskeletal system.
Cette phase initiale peut permettre de constituer une position de référence propre à chaque patient, de considérer que la vitesse angulaire moyenne est nulle, que l'accélération est égale à l'accélération de la pesanteur, et que l'orientation par rapport au Nord magnétique est fixe.  This initial phase can make it possible to constitute a reference position specific to each patient, to consider that the average angular velocity is zero, that the acceleration is equal to the acceleration of the gravity, and that the orientation relative to the magnetic North is fixed.
La phase initiale peut, par exemple dans des applications pour la radiologie, correspondre à l'acquisition d'une image radio en position immobile pieds joints plaqués au sol.  The initial phase can, for example in applications for radiology, correspond to the acquisition of a radio image in still position feet attached to the floor.
La personne peut alors se déplacer en ligne droite depuis une position où elle est pieds joints jusqu'à une marque sur le sol éloignée d'une distance prédéfinie, par exemple de 6,20 mètres, de la ligne devant laquelle la personne se trouvait initialement, de façon à placer le bout de ses pieds devant cette marque. La personne peut alors rester immobile pieds joints plaqués au sol pendant une durée prédéterminée, par exemple 5 secondes.  The person can then move in a straight line from a position where it is feet together to a mark on the ground away from a predefined distance, for example 6.20 meters, from the line in front of which the person was initially , so as to place the end of his feet in front of this mark. The person can then stand still feet attached to the ground for a predetermined time, for example 5 seconds.
Durant la phase de marche cyclique, on applique par exemple un filtre médian sur la longueur d'une période, cette période pouvant être repérée de deux façons:  During the cyclic phase, for example, a median filter is applied over the length of a period, this period being identifiable in two ways:
- entre deux instants correspondant au décollement du pied par rapport au sol ou  between two instants corresponding to the detachment of the foot from the ground or
- entre deux instants correspondant à la pose du talon sur le sol. - between two instants corresponding to the installation of the heel on the floor.
L'emploi d'un tel filtre médian améliore la périodicité des quatemions traduisant la relation entre le repère lié au capteur de chaque boîtier et le repère magnétique pendant cette phase de marche cyclique. The use of such a median filter improves the periodicity of quatemions reflecting the relationship between the benchmark connected to the sensor of each housing and the magnetic mark during this phase of cyclic operation.
Lors de la phase de fin de marche on déforme par droite ou par parabole la courbe représentative desdits quatemions de façon à ce que la valeur finale d'un quaternion soit proche, notamment égale, à la valeur initiale d'un quaternion.  During the end-of-march phase, the representative curve of said quatemions is deformed by line or parabola so that the final value of a quaternion is close, notably equal to the initial value of a quaternion.
Enfin, lors de la phase finale on vérifie que chacun desdits quatemions est constant et égal à la valeur initiale.  Finally, during the final phase it is verified that each of said quatemions is constant and equal to the initial value.
On peut ainsi tirer parti de la périodicité des valeurs délivrées par Laccéléromètre et le gyromètre de chaque capteur 7.  It is thus possible to take advantage of the periodicity of the values delivered by the accelerometer and the gyrometer of each sensor 7.
Le dispositif peut mettre en œuvre un filtre de Kalman fusionnant les mesures effectuées par les capteurs de chaque mini-centrale inertielle et pennettant de limiter les dérives de ces derniers. Un tel filtre de Kalman peut permettre d'effectuer une première correction sur les quaternions traduisant la relation, entre le repère lié à chaque capteur et le repère magnétique. The device can implement a Kalman filter merging the measurements made by the sensors of each mini-inertial unit and allowing to limit the drifts of these. Such a Kalman filter can make it possible to perform a first correction on the quaternions representing the relationship between the reference linked to each sensor and the magnetic marker.
Une deuxième correction plus fine peut être effectuée en prenant en compte, comme déjà mentionné ci-dessus :  A second, finer correction can be made taking into account, as already mentioned above:
- le fait que la position de départ et d'arrivée étant sensiblement les mêmes, les quaternions devront présenter des valeurs proches, notamment identiques, pour les phases de départ et d'arrivée,  the fact that the starting and finishing positions being substantially the same, the quaternions must have values that are close, and in particular identical, for the departure and arrival phases,
- îe fait que pendant les phases initiales et finales, les quaternions sont constants et  - the fact that during the initial and final phases, the quaternions are constant and
- le fait que pendant la phase de marche cyclique, des mêmes grandeurs sont périodiques.  the fact that during the cyclic phase, the same quantities are periodic.
On peut ainsi améliorer de quelques degrés la précision en mouvement et en régime statique, ce qui. permet d'améliorer la cohérence des mesures.  One can thus improve by a few degrees the precision in motion and in static regime, which. improves the consistency of measurements.
On peut également effectuer une correction par calage dans les trois plans du repère de marche. On fait par exemple pour cela varier des paramètres prédéfinis de la structure m us eu i o - s quel et t i q u e que l'on scinde en trois structures musculo-squelettique en deux dimensions. On peut faire varier ces paramètres jusqu'à ce que des contraintes relatives à la hauteur de marche, à la longueur totale de la marche et aux instants de double contact au sol soient respectées.  It is also possible to make a calibration correction in the three planes of the march mark. For example, predefined parameters of the structure are used, such that they are split into three musculoskeletal structures in two dimensions. These parameters can be varied until constraints on the walking height, the total length of walking and the times of double ground contact are respected.
Cette correction peut permettre de déduire la longueur de segments osseux de l'appareil locomoteur, la longueur et la largeur des pas et certains angles initiaux. Cette correction peut également permettre de recaler certains angles au cours du temps.  This correction can be used to deduce the length of bone segments of the musculoskeletal system, the length and width of the steps and some initial angles. This correction can also make it possible to fix some angles over time.
Adaptation de la structure rnusculo-squelettique à la personne  Adaptation of the musculoskeletal structure to the person
Un utilisateur peut adapter la structure musculo-squelettique qui vient d'être décrite au fonctionnement de l'appareil locomoteur d'une personne donnée.  A user can adapt the musculoskeletal structure that has just been described to the functioning of the musculoskeletal system of a given person.
De mêmes valeurs d'entrée peuvent être appliquées à la structure musculo- squelettique 10 et à l'appareil locomoteur de la personne et les sorties obtenues pour la personne peuvent être déterminées à l'aide du système d'acquisition 6 puis être transmises au système informatique 1 1.  The same input values can be applied to the musculoskeletal structure 10 and the musculoskeletal system of the person and the outputs obtained for the person can be determined using the acquisition system 6 and then transmitted to the system. computer 1 1.
Une différence entre les sorties provenant d'une simulation à l'aide de la structure musculo-squelettique 10 et celles provenant de l'appareil locomoteur de la personne peut alors être déterminée par le calculateur 5 puis, ce dernier peut déterminer une nouvelle valeur à appliquer à l'un au moins des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique 10 ou à une grandeur d'entrée appliquée à cette dernière pour mieux les adapter au fonctionnement de l'appareil locomoteur de la personne. A difference between outputs from a simulation using the musculo-skeletal structure 10 and those from the locomotor apparatus of the The person can then be determined by the calculator 5 and then the latter can determine a new value to be applied to at least one of the predefined parameters of the musculoskeletal structure 10 or to an input quantity applied to the latter for better understanding. adapt to the functioning of the musculoskeletal system of the person.
En variante, le dispositif 1 est dépourvu de système d'acquisition et les sorties obtenues à l'aide de la straciure musculo-squelettique sont comparées à des valeurs saisies sur l'interface utilisateur 4 de l'ordinateur 2 par l'utilisateur. Ces valeurs sont par exemple issues de l'expérience de l'utilisateur qui peut être un médecin ou tout autre membre du personnel médical.  Alternatively, the device 1 has no acquisition system and the outputs obtained using the musculoskeletal stripping are compared to values entered on the user interface 4 of the computer 2 by the user. These values are for example derived from the experience of the user who can be a doctor or any other member of the medical staff.
L'adaptation peut être réalisée de façon itérative, seuls certains, notamment seulement un, paramètres prédéfinis et/ou grandeurs d'entrée étant par exemple traités au cours d'une itération. En variante, on traite chaque paramètre prédéfini et/ou chaque grandeur d'entrée appliquée à la structure musculo-squelettique à chaque itération.  The adaptation can be carried out iteratively, only some, in particular only one, predefined parameters and / or input quantities being for example processed during an iteration. Alternatively, each predefined parameter and / or input variable applied to the musculoskeletal structure is treated at each iteration.
Lors de cette adaptation, les valeurs d'un ou plusieurs paramètres prédéfinis peuvent être modifiées par l'utilisateur ou automatiquement pour:  During this adaptation, the values of one or more predefined parameters can be modified by the user or automatically to:
- déformer, allonger et/ou déplacer en rotation un ou plusieurs os de la straciure,  - deform, lengthen and / or move in rotation one or more bones of the straciure,
- déplacer une ou plusieurs attaches musculaires et/ou déformer celle(s)-ci, et/ou  - move one or more muscular fasteners and / or deform the same, and / or
- modifier la forme d'un ou plusieurs cartilages ci/ou déplacer ce ou ces derniers.  - Change the shape of one or more cartilages and / or move this or these.
On peut modifier des paramètres prédéfinis relatifs aux os en découpant dans la structure musculo-squelettique les os en plusieurs zones de points et en appliquant à ces points des translations, rotations et/ou homofnéties.  Predefined parameters relating to the bones can be modified by cutting the bones in the musculoskeletal structure into several zones of points and by applying to these points translations, rotations and / or homofneasts.
Exemple du genou  Example of knee
On va maintenant décrire un exemple d'adaptation du genou de la structure musculo-squelettique à l'appareil locomoteur de la personne en référence aux figures 9 et 10.  An example of an adaptation of the knee of the musculoskeletal structure to the locomotor apparatus of the person will now be described with reference to FIGS. 9 and 10.
La figure 9 représente un exemple de partie de genou côté fémur de la structure musculo-squelettique. En ce qui concerne la partie du genou se trouvant du côté du fémur, on détennine les rayons RI et R2 de deux cylindres co axiaux de manière à ce que ces cylindres soient respectivement tangents au condyle interne et externe pour une flexion entre fémur et tibia comprise entre 0 et 60°, une telle plage angulaire permettant de représenter de façon satisfaisante la marche de la personne. L'intersection du cylindre de rayon RI , respectivement R2, avec le plan perpendiculaire au plan de tangence de ce cylindre et du condyle interne, respectivement externe, définit un cercle de rayon RI et de centre ( 1. respectivement de rayon R2 et de centre 02. Figure 9 shows an example of a knee portion of the femur side of the musculoskeletal structure. With regard to the part of the knee on the side of the femur, the radii R1 and R2 of two coaxial cylinders are determined so that these cylinders are respectively tangent to the internal and external condyle for a bending between femur and tibia between 0 and 60 °, such an angular range to adequately represent the walk of the person. The intersection of the cylinder of radius R1, respectively R2, with the plane perpendicular to the plane of tangency of this cylinder and of the inner or outer condyle respectively defines a circle of radius R1 and center (1, respectively of radius R2 and center 02.
En ce qui concerne la partie du genou se trouvant du côté du tibia, on cherche Se plan du plateau tibial, ce plan étant défini, comme représenté à la figure 10 par le point Ci du creux tibial interne, le point C2 situé au centre du plat tibial externe et la direction de la crête tibiale Uc, cette direction étant telle que les traces ( encore appelées contours) successives d'une coupe du plateau tibial perpendiculaire à cette direction laisse une trace de crête invariante. On détermine ensuite le centre du plateau Op, ce centre étant le point sommet de la crête tibiale.  With regard to the part of the knee lying on the side of the tibia, one looks for the plane of the tibial plateau, this plane being defined, as represented in FIG. 10 by the point Ci of the internal tibial cavity, the point C2 situated at the center of the outer tibial plate and the direction of the tibial crest Uc, this direction being such that successive traces (also called contours) of a section of the tibial plateau perpendicular to this direction leaves a trace of invariant crest. The center of the plateau Op is then determined, this center being the vertex point of the tibial crest.
Une prothèse du genou peut également être intégrée à la structure musculo- squelettique. On va par exemple considérer une prothèse à glissement à plateau fixe avec rayon de courbure constant mais tout autre exemple de prothèse peut être intégré à la structrure. Pour la partie du genou se trouvant du côté du fémur, on détermine le rayon RI d'un cylindre de manière à ce que ce cylindre soit tangent au condyle interne et externe de la prothèse pour une flexion entre fémur et tibia, comprise entre 0 et 60°. L'intersection de ce cylindre avec deux plans perpendiculaires au plan de tangence avec les condyles définit: deux cercles de rayons égaux RI et R2, ces cercles ayant respectivement pour centre des points 01 et 02.  A knee prosthesis can also be integrated into the musculoskeletal structure. For example, a fixed-plateau sliding prosthesis with a constant radius of curvature will be considered, but any other example of a prosthesis may be integrated into the structure. For the part of the knee on the side of the femur, the radius RI of a cylinder is determined so that the cylinder is tangential to the inner and outer condyle of the prosthesis for flexion between femur and tibia, between 0 and 60 °. The intersection of this cylinder with two planes perpendicular to the plane of tangency with the condyles defines: two circles of equal radii RI and R2, these circles having respectively their center points 01 and 02.
La partie du genou se trouvant du côté du tibia est représentée à la figure 10. On cherche ici le plan du plateau tibial, ce plan étant défini par le point Cl du creux tibial interne de la prothèse, par le point C2 du creux tibial externe de la prothèse et par la direction de la crête tibiale UC, cette direction étant l'axe de symétrie du plateau tibial de la prothèse.  The part of the knee lying on the side of the tibia is represented in FIG. 10. The aim is to find the plane of the tibial plateau, this plane being defined by the point C1 of the internal tibial cavity of the prosthesis, by the point C2 of the external tibial hollow. of the prosthesis and the direction of the tibial crest UC, this direction being the axis of symmetry of the tibial plateau of the prosthesis.
Les paramètres géométriques définissant cette prothèse peuvent ainsi être les mêmes que ceux du modèle du genou. Ainsi, la simulation du déplacement d'un appareil locomoteur avec prothèse peut être gérée de la même façon que la simulation du déplacement d'un appareil locomoteur sans prothèse. Il est possible, lors de la simulation de faire varier les paramètres de position et d'orientation de la prothèse afin de pouvoir étudier son effet sur la marche de la personne. D'autres types de prothèses peuvent être considérés, par exemple des prothèses à plateaux fixes posterostabilisées, à plateaux mobiles simple ou double mobilité, à charnière, toutes avec un rayon de courbure variable ou non en fonction de l'angle de flexion. On peut modèliser également des prothèses uni compartimentaies . Lorsque ces prothèses ne sont pas modélisables par un élément géométrique simple, on peut utiliser une tabulation du profil de cette prothèse en fonction de la flexion du genou. The geometric parameters defining this prosthesis can thus be the same as those of the knee model. Thus, the simulation of the displacement of a musculoskeletal system with a prosthesis can be managed in the same way as the simulation of the displacement of a musculoskeletal system without prosthesis. It is possible, during the simulation, to vary the position and orientation parameters of the prosthesis in order to study its effect on the person's walking. Other types of prostheses may be considered, for example fixed posterostabilized plateau prostheses, movable trays single or double mobility, hinged, all with a radius of curvature variable or not depending on the bending angle. We can also model uni compartmental prostheses. When these prostheses can not be modeled by a simple geometric element, one can use a tabulation of the profile of this prosthesis as a function of the flexion of the knee.
L'invention peut permettre de déterminer le placement optimal d'une prothèse du genou dans l'appareil locomoteur. Une telle détermination peut mettre en œuvre plusieurs critères.  The invention can determine the optimal placement of a knee prosthesis in the musculoskeletal system. Such a determination can implement several criteria.
Un premier critère est par exemple l'évolution de la distance entre les points d'attache des ligaments latéraux du genou. Ces points d'attache peuvent être référencés dans la structure musculo-squelettique et ils peuvent être visualisés lors de la simulation. Le placement de la prothèse est optimal lorsque la distance entre ces points d'attache reste constante à chaque moment de la marche. Dans un tel cas, on peut parler de respect de la balance ligamentaire en situation de marche. La distance entre les points d'attache dépendant de la position de la prothèse et du comportement du pied, l'étude de cette distance permet de positionner la prothèse.  A first criterion is for example the evolution of the distance between the attachment points of the lateral ligaments of the knee. These attachment points can be referenced in the musculoskeletal structure and can be visualized during the simulation. The placement of the prosthesis is optimal when the distance between these attachment points remains constant at each moment of walking. In such a case, one can speak of respect for ligament balance in a walking situation. The distance between the attachment points depends on the position of the prosthesis and the behavior of the foot, the study of this distance makes it possible to position the prosthesis.
Un deuxième critère concerne la position du point d'application, de la force de contact au niveau de l'interface entre les condyles et le tibia au cours de la marche. La force est également répartie sur les deux condyles lors de la marche et des phases où le poids du corps sur le sol est le plus important lorsque ce point d'application de la force de contact est au centre du genou. La prothèse est positionnée de façon satisfaisante en l'absence de décollement.  A second criterion concerns the position of the point of application of the contact force at the interface between the condyles and the tibia during walking. The force is also distributed over both condyles during walking and the phases where the weight of the body on the ground is greatest when this point of application of the contact force is at the center of the knee. The prosthesis is positioned satisfactorily in the absence of detachment.
La position de référence du tibia par rapport au fémur lorsque la jambe est en extension et ne supporte pas de charge peut être définie comme suit :  The reference position of the tibia with respect to the femur when the leg is in extension and does not support a load can be defined as follows:
on place le point le plus bas du cercle de rayon R I représenté à la figure 9 en contact avec le point Cl représenté à la figure 10. Dans cette situation, le tibia et le fémur sont verti caux.  the lowest point of the circle of radius R I shown in FIG. 9 is placed in contact with the point C1 shown in FIG. 10. In this situation, the tibia and the femur are vertical.
par rotation autour d'un axe perpendiculaire au plateau tibial passant par le point Ci , on fait tourner le fémur jusqu'à ce que la projection de l'axe passant par les points 01 et 02 décrits en référence à la figure 9 sur le plateau tibial soit perpendiculaire à la direction de la crête Uc. et on fait subir au fémur une rotation autour d 'un axe parallèle à la direction de la crête Uc et passant par Cl , jusqu'à ce que le fémur soit en contact avec le plateau tibial au point C3. Lors de la simulation du déplacement de l'appareil locomoteur selon un exemple de mise en œuvre de l'invention, le mouvement, du pied peut être tel que déjà décrit ci-dessus. Le bassin peut être déplacé en rotation autour de son centre et subir trois rotations différentes prédéfinies. La correspondance entre le cotyle et la tête du fémur est assurée par la translation de l'ensemble fémur et tibia occupant sa position relative de référence, by rotation about an axis perpendicular to the tibial plateau passing through the point Ci, the femur is rotated until the projection of the axis passing through the points 01 and 02 described with reference to Figure 9 on the plateau Tibial is perpendicular to the direction of the ridge Uc. and the femur is rotated about an axis parallel to the ridge direction Uc and passing through Cl, until the femur is in contact with the tibial plateau at point C3. When simulating the displacement of the locomotor apparatus according to an exemplary implementation of the invention, the movement of the foot can be as already described above. The pelvis can be rotated around its center and undergo three different predefined rotations. The correspondence between the acetabulum and the head of the femur is ensured by the translation of the entire femur and tibia occupying its relative reference position,
La flexion du genou est assurée par une rotation prédéfinie autour de l'axe des cylindres de rayon RI et R2 définis ci-dessus.  Knee flexion is provided by a predefined rotation about the axis of the rolls of radius R1 and R2 defined above.
La flexion de la hanche est assurée par une rotation prédéfinie de la jambe ( tibia plus fémur) autour de l'axe z horizontal. passant par le centre du cotyie.  The flexion of the hip is ensured by a predefined rotation of the leg (tibia more femur) around the horizontal z axis. passing through the center of cotyie.
La correspondance entre le centre de la partie de la cheville du côté du pied et le centre de la partie de la cheville du côté du tibia est assurée par la translation du bassin, du fémur et du tibia. The correspondence between the center of the part of the ankle on the side of the foot and the center of the part of the ankle on the side of the tibia is ensured by the translation of the pelvis, the femur and the tibia.
La correspondance entre les différents axes de la cheville (axe pince tibiale et axe astragale) est assurée par une rotation interne et externe de la jambe (fémur plus tibia) et par adduction/abduction de la jambe (fémur plus tibia).  The correspondence between the different axes of the ankle (tibial forceps axis and astragalus axis) is ensured by an internal and external rotation of the leg (femur plus tibia) and by adduction / abduction of the leg (femur plus tibia).
La correspondance entre le centre du cotyle et la tête du fémur est assurée par une translation du bassin.  The correspondence between the center of the acetabulum and the head of the femur is ensured by a translation of the pelvis.
Pour réaliser un ajustement partiel latéral du centre du bassin vers sa position latérale prédéfinie en z, on applique une rotation de l'ensemble formé par le fémur, le tibia et l'astragale autour de l'axe de Henke pour que la position, latérale en z de la tête du fémur ait une valeur donnée, cette proportion de la valeur finale prenant en compte la part de raideur de la rotation autour de l'axe de Henke. On effectue ensuite une translation du bassin, de manière à assurer la correspondance entre tête du fémur et cotyle.  To perform a partial lateral adjustment of the center of the pelvis to its predefined lateral position in z, a rotation of the assembly formed by the femur, tibia and astragalus around the Henke axis for the lateral position is applied. in z of the head of the femur has a given value, this proportion of the final value taking into account the part of stiffness of rotation around the axis of Henke. The pelvis is then translated so as to ensure correspondence between the femur head and the acetabulum.
On procède enfin à un ajustement latéral final du centre du bassin au niveau du genou grâce à un mouvement du fémur autour de son point de contact avec le genou pour que la tête du fémur ait une valeur latérale z égale à celle prédéfinie du cotyle. On procède enfin à un ajustement des coordonnées du bassin dans un plan horizontal. Lors de cet ajustement, une gestion du point de contact PC entre le fémur et le plateau tibial est effectuée. Ce point de contact PC est le point Cl ou le point C2 défini ci-dessus. On cherche le point d'intersection PI entre la sphère dont le centre est le point de contact PC et dont le rayon est égal à la distance entre ce point de contact et le centre de la tête du fémur et l'axe vertical passant par le centre du cotyle du bassin. On effectue alors une rotation autour de l'axe perpendiculaire au plan défini par les points PI et PC et par le centre de la tête du fémur d'un, angle égal à l'angle entre la droite passant par les points Pï et PC et la droite passant par le centre de la tête du fémur et le point PC. On vérifie alors que cette rotation ne modifie pas le point de contact PC par détection de collision de l'autre point Cl ou C2 avec le plateau tibial. Finally, a final lateral adjustment of the center of the pelvis is made at the knee level by movement of the femur around its point of contact with the knee so that the head of the femur has a lateral value z equal to that predefined of the acetabulum. Finally, the coordinates of the basin are adjusted in a horizontal plane. During this adjustment, PC contact point management between the femur and the tibial plateau is performed. This point of contact PC is the point Cl or the point C2 defined above. We look for the point of intersection P1 between the sphere whose center is the point of contact PC and whose radius is equal to the distance between this point of contact and the center of the head of the femur and the vertical axis passing through the center of the pelvic cup. A rotation is then made around the axis perpendicular to the plane defined by the points P1 and PC and by the center of the head of the femur of an angle equal to the angle between the line passing through the points P1 and PC and the line passing through the center of the head of the femur and the point PC. It is then verified that this rotation does not modify the contact point PC by collision detection of the other point C1 or C2 with the tibial plateau.
Autres exemples d'application  Other application examples
La simulation effectuée de l'appareil locomoteur à. l'aide de la structure musculo-squelettique 10 peut permettre de déterminer les mouvements d'adduction et d'abduction de l'appareil locomoteur, des mouvements de rotation internes et/ou externes de certaines parties de l'appareil locomoteur et également des grandeurs mécaniques représentatives d'une contrainte exercée sur les os ou les muscles de la personne. Le fait de déterminer lesdites grandeurs peut permettre d'établir une corrélation entre l'intensité de ces grandeurs et la gravité d'une pathologie selon l'âge, et d'élaborer un modèle de prédiction de pathologie.  Simulation of the musculoskeletal system at. the help of the musculoskeletal structure 10 can make it possible to determine the adduction and abduction movements of the musculoskeletal system, the internal and / or external rotational movements of certain parts of the musculoskeletal apparatus and also the quantities mechanical representations of a stress exerted on the bones or the muscles of the person. Determining said quantities can make it possible to correlate the intensity of these quantities with the severity of an age-related pathology, and to develop a model for predicting pathology.
La structure musculo-squelettique peut par exemple être utilisée par des médecins avant ou après une opération pour préparer cette opération ou pour valider une intervention ayant déjà été effectuée.  The musculoskeletal structure may for example be used by doctors before or after an operation to prepare this operation or to validate an intervention that has already been performed.
En variante, on peut simuler l'appareil locomoteur à l'aide de la structure musculo-squeleitique pour représenter fidèlement l 'appareil locomoteur, dans un but pédagogique, par exemple lors d'un cours d'anatomie ou dans un but ludique, par exemple pour réaliser des images de synthèse, pour des jeux vidéos, ou des dessins animés.  Alternatively, the musculoskeletal system can be simulated using the musculo-squeleitic structure to faithfully represent the musculoskeletal system, for pedagogical purposes, for example during an anatomy course or for a recreational purpose, for example. example to make computer-generated images, for video games, or cartoons.
On peut par ailleurs identifier la dynamique de la personne à l'aide de la structure musculo-squelettique, selon 3e procédé représenté à la figure 7.  We can also identify the dynamics of the person using the musculoskeletal structure, according to the third method shown in Figure 7.
On applique par exemple lors d'une étape 200 un ensemble d'efforts au centre de gravité de la structure musculo-squelettique et l'on simule son déplacement, les grandeurs cinématiques du bas de la structure musculo-squelettique 10 étant par exemple déjà connues à l'aide des mini-centrales inertielles 7 grâce à la simulation cinématique, recal ée ou non. For example, during a step 200, a set of forces is applied to the center of gravity of the musculoskeletal structure and its movement is simulated, the kinematic quantities of the lower part of the musculoskeletal structure being for example already known using mini inertial units 7 thanks to kinematic simulation, recaled or not.
Par la technique de cinématique inverse, on déduit à une étape 210 les efforts du pied sur le sol, que l'on compare à une étape 220 aux valeurs délivrées par ia ou les plateformes de forces 8,  By the inverse kinematic technique, the foot forces on the ground are deduced at a step 210, which is compared with a step 220 to the values delivered by ia or the force platforms 8,
On répète alors le cas échéant les étapes 200 à 220 en modifiant les valeurs d'efforts appliqués au centre de gravité de la structure jusqu'à ce que l'on obtienne à l'étape 220 des valeurs semblables entre les valeurs mesurées et les valeurs issues de la simulation.  Steps 200 to 220 are then repeated, if necessary, by modifying the force values applied to the center of gravity of the structure until, in step 220, similar values are obtained between the measured values and the values from the simulation.
On. peut alors déterminer les efforts inter-segmentaires dans la structure musculo-squeiettique, de tels efforts étant par exemple les efforts du segment du fémur sur le segment tibial, cet effort regroupant les efforts dus à la tension dans les muscles et les efforts de contact au niveau des cartilages.  We. can then determine the inter-segmental efforts in the musculoskeletal structure, such efforts being for example the efforts of the segment of the femur on the tibial segment, this effort grouping together the forces due to the tension in the muscles and the contact forces at the cartilage level.
A une étape 230 on estime les forces musculaires en appliquant un critère de répartiti on entre î es musci es .  At step 230 the muscular forces are estimated by applying a criterion of distribution among the muscles.
A une étape 240, on soustrait les forces musculaires des efforts inter- segmentaires, de façon à obtenir une estimation des forces de contact.  At step 240, the muscle forces are subtracted from the intersegmental forces so as to obtain an estimate of the contact forces.
Lors d'une étape 250, on peut modifier la structure musucl o-squel ettiquc en faisant varier l'un au moins des paramètres prédéfinis de ia structure, comme décrit précédemment pour affiner le modèle en corrélation avec la cinématique.  During a step 250, the musculational structure can be modified by varying at least one of the predefined parameters of the structure, as previously described, in order to refine the model in correlation with the kinematics.
Quand le dispositif 1 est dépourvu de système d'acquisition, on effectue une adaptation de la structure musculo-squelettique au fonctionnement de l'appareil locomoteur de la personne pour que les contraintes soient physiologiquement acceptables.  When the device 1 is devoid of an acquisition system, an adaptation of the musculoskeletal structure to the operation of the musculoskeletal system of the person is performed so that the stresses are physiologically acceptable.
On peut ensuite à une étape 260 faire varier les valeurs utilisées lors de l'étape 200, ces valeurs étant par exemple délivrées par les plateformes de forces ou attendues.  It is then possible, in a step 260, to vary the values used during step 200, these values being for example delivered by the force or expected platforms.
Lors d'une étape 270, on peut calculer les tensions et les contraintes sur les éléments de la structure musculo-squelettique responsables du maintien élastique ou moments passif, suivant les axes non moteurs et vérifier que ces tensions et contraintes restent dans des valeurs acceptables pour l'appareil locomoteur.  During a step 270, it is possible to calculate the voltages and the stresses on the elements of the musculoskeletal structure responsible for the elastic retention or passive moments, along the non-motor axes and to verify that these voltages and stresses remain in acceptable values for the musculoskeletal system.
Dans ia négative, on répète les étapes 260 et/ou 270 jusqu'à ce que iesdites tensions et contraintes soient acceptables pour l'appareil locomoteur. Les étapes 260 et 270 peuvent permettre de donner davantage de cohérence à la structure musculo-squelettique 10, notamment en prenant en compte la déformabilité des cartilages. In the negative, steps 260 and / or 270 are repeated until said voltages and stresses are acceptable to the locomotor apparatus. Steps 260 and 270 may make it possible to give more consistency to the musculoskeletal structure 10, in particular by taking into account the deformability of the cartilages.
La structure musculo-squelettique peut par ailleurs permettre, lorsqu'elle a été adaptée au fonct onnement de l'appareil locomoteur de la personne, de connaître à chaque instant de la marche de la personne, la forme, les positions et les vitesses relatives des cartilages, l'intensité des efforts de contact et le point d'action de l'effort de contact, ce qui peut permettre d'obtenir les champs de pression au cours du temps dans des articulations, notamment dans chaque articulation, de l'appareil locomoteur.  The musculoskeletal structure can also, when it has been adapted to the functioning of the musculoskeletal system of the person, to know at each moment of the person's progress, the shape, positions and relative speeds of the person. cartilages, the intensity of the contact forces and the point of action of the contact force, which may make it possible to obtain the pressure fields over time in the joints, in particular in each articulation, of the apparatus locomotor.
On va maintenant décrire en détail une autre application de la simulation de l'appareil locomoteur à l'aide de la structure musculo-squelettique.  A further application of musculoskeletal simulation using the musculoskeletal structure will now be described in detail.
Application à la fabrication d'orthèses ou de prothèses  Application to the manufacture of orthoses or prostheses
Le dispositif 1 peut être agencé pour permettre à un utilisateur d'introduire, fors de la simulation du mouvement et/ou du déplacement de l'appareil locomoteur à l'aide de la structure musculo-squelettique 10, des paramètres relatifs à au moins une orthèse et/ou une prothèse. Dans l'exemple de la figure 5, il s'agit d'une semelle orthopédique 20 portée par la personne. Ces paramètres concernent, par exemple dans le cas de la semelle orthopédique, la forme et/ou la dureté de celle-ci pouvant être modifiés comme décrit dans la demande FR 2 844 995.  The device 1 can be arranged to enable a user to introduce, in the course of simulating the movement and / or displacement of the musculoskeletal apparatus using the musculoskeletal structure 10, parameters relating to at least one orthosis and / or a prosthesis. In the example of Figure 5, it is an orthopedic insole 20 carried by the person. These parameters concern, for example in the case of the orthopedic insole, the shape and / or the hardness of which can be modified as described in the application FR 2 844 995.
L'introduction de cette semelle orthopédique peut nécessiter de modifier des mouvements de flexion dans le plan sagittal de la structure musculo-squelettique afin de maintenir la variation du mouvement cinétique semblable à celle mesurée sans la semelle orthopédique.  The introduction of this orthopedic insole may necessitate changes in the sagittal plane of the musculoskeletal structure to maintain the kinetic motion variation similar to that measured without the orthopedic insole.
Dans les autres plans, des règles de mécanique et de contact des solides entre l'action du poids du corps et la réaction du sol via les semelles qui sont par exemple considérées comme incompressibles peuvent être appliqués.  In the other planes, rules of mechanics and solid contact between the action of the body weight and the reaction of the soil via the soles which are for example considered incompressible can be applied.
On peut faire varier l'un au moins des paramètres relatifs à la semelle en observant, par exemple par itération, l'incidence de cette variation sur une ou plusieurs des grandeurs mécaniques représentatives d'une contrainte exercée sur les cartilages des os et/ou les muscles de cette personne en mouvement. On peut faire converger la valeur du ou des paramètres relatifs à la semelle de façon à minimiser la ou lesdites grandeurs mécaniques. On a par exemple représenté à la figure 6 un exemple de procédé selon l'invention de fabrication automatique de semelles. At least one of the parameters relating to the sole can be varied by observing, for example by iteration, the effect of this variation on one or more of the mechanical quantities representative of a stress exerted on the cartilages of the bones and / or the muscles of this person in motion. It is possible to converge the value of the parameter (s) relating to the soleplate so as to minimize the one or more mechanical magnitudes. For example, FIG. 6 shows an exemplary method according to the invention for the automatic manufacture of insoles.
A une étape 100, on effectue, à l'aide du système d'acquisition 6 décrit précédemment, des mesures lors de la marche du patient.  In a step 100, using the acquisition system 6 described above, measurements are made during the patient's walk.
A une étape 1 10, on adapte la structure musculo-squelettique décrite ci-dessus au fonctionnement de l'appareil locomoteur du patient.  In a step 1 10, the musculoskeletal structure described above is adapted to the operation of the patient's locomotor apparatus.
A une étape 120, on introduit dans cette structure musculo-squelettique ainsi adaptée des paramètres relatifs à au moins une semelle orthopédique 20.  In a step 120, is introduced into the musculoskeletal structure thus adapted parameters relating to at least one orthopedic insole 20.
A une étape 130, on simule le déplacement de l'appareil locomoteur du patient à l'aide la structure musculo-squelettique en présence de la ou des semelles orthopédiques. At step 130, simulates the movement of the musculoskeletal system of the patient using the musculoskeletal structure in the presence of or insoles.
A une étape 140, on observe une ou plusieurs des grandeurs caractéristiques mentionnées ci-dessus.  At a step 140, one or more of the characteristic quantities mentioned above are observed.
A une étape 150, on fait varier des valeurs de paramètres relatifs à l'une au moins des semelles orthopédiques.  At a step 150, parameter values relating to at least one of the orthopedic insoles are varied.
Les étapes 140 et 150 peuvent être itérées jusqu'à obtenir des valeurs de paramètres relatifs à Tune des semelles 20 minimisant la ou lesdites grandeurs caractéristiques.  Steps 140 and 150 may be iterated until parameter values relating to one of the soles 20 minimizing the at least one characteristic magnitude are obtained.
A. une étape 160, le dispositif peut communiquer avec un système de conception assistée par ordinateur pour lui transmettre des informations lui permettant de fabriquer une ou plusieurs semelles orthopédiques, cette fabrication ayant lieu à une étape 170.  A. step 160, the device can communicate with a computer-aided design system to transmit information to enable it to manufacture one or more orthopedic insoles, this manufacturing taking place at a step 170.
A. une étape 180, la ou les semelles sont fournies à la personne, étant par exemple directement remises à cette dernière ou envoyées à celle-ci.  A. step 180, the sole or soles are provided to the person, being for example directly delivered to the latter or sent to it.
L'expression « comportant un » doit être comprise comme signifiant « comportant au moins un », sauf si le contraire est spécifié.  The expression "comprising a" shall be understood as meaning "containing at least one" unless the contrary is specified.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé mis en œuvre avec un système informatique (1 1) de simulation de l'appareil locomoteur d'une personne à l'aide d'une structure musculo-squelettique virtuelle (10), la stmcture musculo-squelettique (10) s'étendant des cervicales aux pieds et représentant les pieds comme une articulation déformable, des grandeurs d'entrée appliquées à la structure musculo-squelettique (10) étant modifiables et/ou 1. A method implemented with a computer system (1 1) for simulating the musculoskeletal system of a person using a virtual musculoskeletal structure (10), the musculoskeletal stmcture (10) s extending cervical to the feet and representing the feet as a deformable joint, input sizes applied to the musculoskeletal structure (10) being modifiable and / or
la structure musculo-squelettique (10) étant modifiable en agissant sur des paramètres prédéfinis, la structure musculo-squelettique (10) prenant en compte : the musculoskeletal structure (10) being modifiable by acting on predefined parameters, the musculoskeletal structure (10) taking into account:
- les interactions entre le comportement cinématique et dynamique des pieds et le comportement cinématique et dynamique d'au moins une autre articulation de l'appareil locomoteur, et  the interactions between the kinematic and dynamic behavior of the feet and the kinematic and dynamic behavior of at least one other articulation of the musculoskeletal system, and
les mouvements provoqués dans le plan sagittal lors du déplacement de l'appareil locomoteur et les mouvements subis par le squelette dans au moins un plan autre que le plan sagittal  the movements caused in the sagittal plane during the displacement of the musculoskeletal system and the movements undergone by the skeleton in at least one plane other than the sagittal plane
procédé dans lequel process in which
- on simule le mouvement et/ou le déplacement de l'appareil locomoteur à l'aide de la stmcture musculo-squelettique (10) et,  - the movement and / or displacement of the musculoskeletal system is simulated using the musculoskeletal structure (10) and,
- on fait varier au moins l'un des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique (10) et/ou au moins une des grandeurs d'entrée appliquées à la structure musculo-squelettique pour les adapter au fonctionnement de l'appareil locomoteur de ladite personne.  at least one of the predefined parameters of the musculoskeletal structure (10) and / or at least one of the input quantities applied to the musculoskeletal structure is varied in order to adapt them to the functioning of the musculoskeletal system of said person.
2. Procédé selon la revendication L dans lequel on adapte la stmcture musculo-squelettique (10) au fonctionnement de l'appareil locomoteur de ladite personne et/ou les grandeurs d'entrée appliquées à ladite structure (10) en faisant correspondre des valeurs de données associées à une simulation de l'appareil locomoteur à l'aide de ladite stmcture musculo-squelettique (10) et les valeurs de ces mêmes données associées à l'appareil locomoteur de ladite personne.  The method of claim 1 wherein the musculoskeletal structure (10) is adapted to the operation of the locomotor apparatus of said person and / or the input quantities applied to said structure (10) by matching values of data associated with a simulation of the musculoskeletal system using said musculoskeletal stmcture (10) and the values of these same data associated with the musculoskeletal system of said person.
3. Procédé selon la revendication précédente, comportant l'étape selon laquelle on fait une acquisition ,en régime statique et en mouvement, de données relatives à l'appareil locomoteur de la personne et/ou à au moins une grandeur d'entrée appliquée audit appareil locomoteur et selon laquelle on fait varier l'un au moins des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique (1 0) et/ou au moins une grandeur d'entrée appliquée à ladite structure pour les adapter au fonctionnement de l'appareil locomoteur de la personne en fonction des données acquises. 3. Method according to the preceding claim, comprising the step of acquiring, in static and moving state, data relating to the musculoskeletal system of the person and / or to at least one input quantity applied to said person. musculoskeletal apparatus and according to which at least one of the parameters is varied predefined musculoskeletal structure (1 0) and / or at least one input quantity applied to said structure to adapt to the functioning of the musculoskeletal system of the person according to the acquired data.
4. Procédé selon ia revendication 2 ou 3, comportant l'étape selon laquelle on entre des données relatives à l'appareil locomoteur de la personne et/ou à au moins une grandeur d'entrée appliquée audit appareil locomoteur dans le système informatique (1 1 ) et selon laquelle on fait varier l'un au moins des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique (10) et/ou au moins une grandeur d'entrée appliquée à ladite structure pour les adapter au fonctionnement de l ' appareil locomoteur de la personne en fonction des données entrées.  4. Method according to claim 2 or 3, comprising the step of entering data relating to the musculoskeletal system of the person and / or to at least one input quantity applied to said locomotive apparatus in the computer system (1). 1) and according to which at least one of the predefined parameters of the musculoskeletal structure (10) and / or at least one input quantity applied to said structure is varied in order to adapt them to the functioning of the musculoskeletal system. the person according to the data entered.
5. Procédé selon l 'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique (10) sont relatifs à la forme des os.  5. A method according to any one of the preceding claims, wherein predefined parameters of the musculoskeletal structure (10) are related to the shape of the bones.
6. Procédé selon ia revendication précédente, dans lequel des paramètres relatifs à la forme des os sont choisis parmi des dimensions des os et/ou des valeurs d'angles entre différentes parties d'un os ou entre deux os adjacents, et dans lequel on fait varier ces paramètres lors de la simulation en déformant les os.  6. Method according to the preceding claim, wherein parameters relating to the shape of the bones are chosen from bone dimensions and / or values of angles between different parts of a bone or between two adjacent bones, and in which one varies these parameters during the simulation by deforming the bones.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique (10) sont relatifs à la forme et/ou à ia position des attaches musculaires et dans lequel on fait varier ces paramètres lors de la simulation en déformant et/ou en déplaçant les attaches musculaires.  7. A method according to any one of the preceding claims, wherein predefined parameters of the musculoskeletal structure (10) relate to the shape and / or position of the muscle attachments and wherein these parameters are varied during the simulation by deforming and / or moving the muscular attachments.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des paramètres prédéfinis de la structure musculo-squelettique ( 10) sont relatifs à ia taille, à la forme des cartilages et à leur position par rapport aux os.  The method of any one of the preceding claims, wherein predefined parameters of the musculoskeletal structure (10) relate to the size, shape of the cartilages and their position relative to the bones.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel 3e pied est représenté dans la structure musculo-squelettique comme un ensemble comportant entre deux et vingt- six os articulés les uns par rapport aux autres.  9. A method according to any one of the preceding claims, wherein 3e pied is represented in the musculoskeletal structure as an assembly comprising between two and twenty-six articulated bones relative to each other.
10. Procédé selon Tune quelconque des revendications précédentes, dans lequel les plans différents du plan sagittal sont des plans frontaux et transversaux dans lesquels se produisent des mouvements du squelette sous l'action du poids, de la réaction du sol et de la tenue des moments passifs relatifs à la raideur élastique paramétrable des capsules et des ligaments exercés sur les articulations. 10. A method according to any one of the preceding claims, wherein the different planes of the sagittal plane are frontal and transverse planes in which skeletal movements occur under the action of weight, soil reaction and holding moments. liabilities relating to the configurable elastic stiffness of the capsules and ligaments exerted on the joints.
1 1. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant l'étape consistant à déterminer au moins une grandeur mécanique représentative d'une contrainte exercée sur les os, les cartilages et/ou les muscles de cette personne en mouvement. A method as claimed in any one of the preceding claims comprising the step of determining at least one mechanical quantity representative of a stress exerted on the bones, cartilages and / or muscles of that moving person.
12. Procédé selon la
Figure imgf000033_0001
précédente, la grandeur mécanique étant choisie parmi :
12. Method according to
Figure imgf000033_0001
preceding, the mechanical quantity being chosen from:
l'amplitude des mouvements de rotation interne/externe du membre inférieur,  the amplitude of the internal / external rotation movements of the lower limb,
les surfaces de contact des articulations coxo-fémorales, - le point d'application des efforts sur les articulations coxo-fémorales et la répartition de ces derniers.  the contact surfaces of the coxo-femoral joints, - the point of application of the forces on the coxofemoral joints and the distribution of these.
l'angle entre Taxe des condyles fémoraux et le plateau tibial, la rotation de l'axe des condyles fémoraux par rapport à la perpendiculaire à l'axe du plateau tibial,  the angle between the femoral condyle axis and the tibial plateau, the rotation of the axis of the femoral condyles relative to the perpendicular to the axis of the tibial plateau,
- la répartition des efforts entre les deux condyles fémoraux,  the distribution of the forces between the two femoral condyles,
la vitesse, la direction l'orientation de l'articulation peronéo-tibio- astragalienne,  velocity, direction, orientation of the peronéo-tibio-astragalian joint,
les surfaces de contact entre l'articulation péronéo-tibiale et le dôme de l'astragale,  the contact surfaces between the tibial-fibula joint and the astragalus dome,
- la vitesse et la direction de roulement du calcanéum par rapport au sol, l'angle de rotation de l'astragale par rapport au calcanéum, l'élongation des muscles,  - the speed and direction of rolling of the calcaneus with respect to the ground, the angle of rotation of the astragalus with respect to the calcaneus, the elongation of the muscles,
l'interaction entre les muscles et les os,  the interaction between the muscles and the bones,
la pression sur les cartilages,  the pressure on the cartilages,
- des indicateurs en chaque point de pivotement et/ou de roulement.  - indicators at each point of rotation and / or rolling.
13. Procédé selon la revendication i l ou 12, dans lequel on introduit des paramètres relatifs à au moins une orthèse et/ou une prothèse (20) portée par la personne et, dans lequel on ajuste la forme et/ou la dureté de ladite orthèse et/ou prothèse (20) en faisant varier l'un, au moins desdits paramètres relatifs à l'orthèse et/ou prothèse, de façon à minimiser l'une au moins des grandeurs mécaniques représentatives d'une contrainte exercée sur les os et/ou les muscles de la personne en régime dynamique. 13. The method of claim 11 or 12, wherein one introduces parameters relating to at least one orthosis and / or a prosthesis (20) carried by the person and, wherein one adjusts the shape and / or the hardness of said orthosis. and / or prosthesis (20) by varying at least one of said parameters relating to the orthosis and / or prosthesis, so as to minimize at least one of the mechanical quantities representative of a stress exerted on the bones and / or the muscles of the person in dynamic regime.
14. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on fabrique automatiquement la ou les orthèses et/ou prothèses (20) selon le matériau, la forme et /ou ses caractéristiques physiques ajustées. 14. Method according to the preceding claim, wherein the orthosis and / or prostheses (20) are automatically manufactured according to the material, the shape and / or its adjusted physical characteristics.
15. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on fait une acquisition de données à l'aide de capteurs (7) portés par la personne et/ou d'une plateforme de forces (8) ; et/ou d'une caméra haute cadence et/ ou d'une plateforme de capture de pression plantaire.  15. The method of claim 3, wherein a data acquisition is performed using sensors (7) carried by the person and / or a force platform (8); and / or a high rate camera and / or a platform for capturing plantar pressure.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système informatique comporte un écran (3) et dans lequel on visualise sur l'écran au moins une image de la structure muscuio-squelettique (10).  16. Method according to any one of the preceding claims, wherein the computer system comprises a screen (3) and in which is displayed on the screen at least one image of the muscuio-skeletal structure (10).
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