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Biomécanique des systèmes musculo-squelettiques

IREC Bruxelles Woluwe

1. Biomécanique des systèmes musculo-squelettiques

Presque tous les animaux possèdent la capacité de bouger. On a souvent dit que le maintien de l'Homo Sapiens en tant qu'espèce était dû à sa capacité à combiner des mouvements précis, exacts et contrôlés avec des mouvements nécessitant force, souplesse et endurance. La génération de mouvements à partir des forces musculaires est assurée par le système musculo-squelettique. C'est le résultat direct de l'agencement des muscles individuels et des tissus conjonctifs, et du contrôle qui leur est donné par le système nerveux central. La dégénérescence du système neuro-musculo-squelettique avec l'âge et la maladie affecte la mobilité et peut sérieusement réduire la qualité de vie d'une personne. L'un de nos défis est de mieux évaluer l'impact de ces maladies sur les activités de la vie quotidienne et sur la qualité de vie.

Les principaux domaines d'investigation actuels sont les blessures articulaires, l'arthrose, les contraintes de contact articulaire en relation avec la dégénérescence articulaire, l'histologie quantitative, les biomarqueurs d'imagerie de la santé articulaire, l'arthroplastie articulaire, le syndrome du canal carpien, la mécanique osseuse compromise dans le traitement du cancer.

1.1. Biomécanique orthopédiqueÌý

Mécanique des fractures et fixation des fractures, mécanique des implants et fixation des implants, mécanique des os et des articulations, usure des articulations naturelles et artificielles, infection.


Senior researchers

Olivier BARBIER, Olivier CORNU, Christian DELLOYE, Pierre-Louis DOCQUIER, Xavier LIBOUTON, Emmanuel THIENPONT

PhD-Students

Alexandre ENGLEBERT, Robin EVRARD, Loïc FONKOUE, Eric KOUASSI, Julie MANON, Hervé POILVACHE
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Panneaux de gauche : vues tomodensitométriques sagittale (en haut) et transversale (en bas) des vertèbres thoraciques après arthrodèse de la T12 pour une fracture pathologique. Images suivantes : images IRM appariées sagittale (en haut) et transversale (en bas) de la région thoraco-lombaire en T1, T2 avec suppression des signaux de graisse et T1 après injection, respectivement. On observe une destruction ostéolytique de la T12, avec extension de l'infection aux tissus mous environnants et une importante fuite épidurale ; Examen direct par coloration de Gram du liquide articulaire réalisé le 25e jour montrant un organisme filamenteux ramifié Gram positif suggérant la persistance de l'infection à Nocardia.

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Modèle de genou natif utilisé pour cette étude. Il se compose des os tibial, fémoral et rotulien (gris), des couches de cartilage (bleu clair), des ménisques (rose), du ligament latéral externe (rouge), du ligament latéral interne (bleu foncé), des ligaments croisés (vert foncé) et du tendon rotulien (gris clair).


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a : radiographies préopératoires (vues antéro-postérieure, latérale et skyline) d'une femme de 65 ans souffrant d'arthrose bicompartimentale du genou et d'une déformation préexistante du genu varum ; b : radiographies (vues antéro-postérieure, latérale et skyline) de la même patiente trois ans après l'opération.

Synostose osseuse, type III (A) et large union fibreuse, type IV (B).


1.2 Biomécanique du mouvement

Analyse du mouvement, évaluation fonctionnelle des troubles sur les symptômes et la fonction, sur les activités de la vie quotidienne ou la qualité de vie.

Senior researchers

Olivier CORNU, Christine DETREMBLEUR, Pierre Louis DOCQUIER, Benjamin HIDALGO, Sébastien LOBET, Philippe MAHAUDENS, Anne RENDERS, Laurent PITANCE

PhD-Students

Todegnon Franck ASSOGBA, Tim CAYROL, Loïc FONKOUE, Renaud HAGE,Nicolas LAMBRICHT, Alexandre LUC, AnhPhong NGUYEN

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Les caméras infrarouges (a) sont positionnées de manière à ce qu'au moins deux d'entre elles visualisent chaque marqueur réfléchissant à un moment donné. À partir des mouvements des marqueurs réfléchissants, nous pouvons calculer les trajectoires 3D des segments du corps (b). Les images sont ensuite traitées pour dériver les graphiques de la cinématique, c'est-à-dire l'amplitude de mouvement de chaque articulation des membres inférieurs (c). Une plate-forme de force située sous le tapis roulant (b) enregistre les forces de réaction au sol du patient. Les moments et puissances articulaires, c'est-à-dire les données cinétiques (d), sont dérivés des mesures de la plate-forme de force et des données cinématiques. La dépense énergétique est mesurée indirectement sur la base du taux de consommation d'oxygène par le patient à l'aide d'un ergospiromètre (e). Enfin, le travail mécanique est calculé comme le travail effectué par les muscles pour élever et accélérer le centre de la masse corporelle (travail mécanique externe) et pour déplacer les segments du corps par rapport au centre de la masse corporelle (travail mécanique interne) (f).
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