Cette thèse avait deux objectifs principaux. Le premier était de caractériser les stratégies motrices du membre supérieur de personnes présentant un syndrome d’abutement de l’épaule (SAE) lors de gestes d’atteinte. Le deuxième était d’évaluer, chez cette même population, les effets d’un entraînement moteur utilisant des rétroactions extrinsèques sur les stratégies motrices. Trente-trois personnes présentant un SAE ont participé à deux rencontres espacées de 24 heures. Leurs stratégies motrices ont été caractérisées à l’aide de l’activation de muscles de l’épaule et des patrons de cinématique du membre supérieur, lors de gestes d’atteinte de cibles situées dans deux plans d’élévation. Les stratégies motrices étaient évaluées avant, pendant, immédiatement après, et 24 heures après un entraînement supervisé, de même qu’immédiatement après un entraînement autonome. L’entraînement supervisé (première rencontre) consistait en des gestes d’atteinte exécutés sous la supervision d’un physiothérapeute qui donnait des rétroactions afin de corriger les déficits de mouvement; tandis que l’entraînement autonome (deuxième rencontre) consistait en l’exécution de gestes d’atteinte devant un miroir. Les résultats démontrent que les personnes présentant un SAE ont des déficits moteurs au niveau de la cinématique du tronc, de l’épaule et du coude, ainsi que dans l’activation musculaire du trapèze lors de gestes d’atteinte dans le plan frontal. L’entraînement supervisé avec rétroactions permet de réduire, pendant et immédiatement après l’entraînement, certains déficits observés au niveau du tronc et de l’épaule. Toutefois, la rétention est faible 24 heures après l’entraînement supervisé. Néanmoins, l’ajout d’un entraînement autonome avec rétroactions visuelles, effectué 24 heures après l’entraînement supervisé, permet de maintenir les gains obtenus à la suite de l’entraînement supervisé. En conclusion, nos travaux ont démontré qu’un entraînement supervisé permet de diminuer à court terme les déficits moteurs des personnes présentant un SAE. Si la rétention est faible 24 heures après l’entraînement supervisé, nous remarquons que l’ajout d’un entraînement autonome permet de maintenir les effets de l’entraînement. Nos résultats supportent l’utilisation de l’entraînement avec rétroactions chez cette population afin de corriger les déficits moteurs associés au SAE. / The first objective of this thesis was to characterize upper limb motor strategies in persons with shoulder impingement syndrome (SIS) during reaching movements. The second was, for the same population, to evaluate the effects of supervised and unsupervised movement training with feedback on motor strategies. Thirty-three subjects with SIS participated in two visits, one day apart. Motor strategies were characterized using upper limb kinematic patterns (total joint excursion and final position) and shoulder muscular activity while reaching toward targets located at 90° of arm elevation in two different planes. Upper limb motor strategies were evaluated before, during, immediately after and 24 hours after supervised movement training and immediately after unsupervised training. Movement training, performed during the first visit, consisted of reaching movements executed under the supervision of a physiotherapist who gave feedback to restore proper shoulder control; while unsupervised training, performed during the second visit, consisted of reaching movements executed in front of a mirror. Subjects with SIS had motor deficits during reaching movements with more involvement of the trunk and shoulder in rotation, a more anterior plane of shoulder elevation at the end of reaching and alteration in the trapezius muscular activity. During and following supervised movement training with feedback, total excursion of the trunk and final position of the trunk and shoulder were improved during and immediately after training, while 24 hours after training, the kinematics of these joints were back to baseline level. The addition of unsupervised training with visual feedback, performed 24 hours after the supervised training, helped return kinematics back to the level observed immediately after supervised training. In conclusion, supervised movement training with feedback brought temporary changes in the upper limb motor strategies and improved some aspects of the kinematics. One supervised training session was not enough to bring about permanent improvement in the kinematic patterns. However, unsupervised training helped to regain the improved kinematics and appears to be a good complement to supervised training. Therefore, our results support the use of movement training to rehabilitate the motor deficits associated with SIS.

L’épaule est la plus mobile et la plus fragile des articulations. Elle est souvent touchée en traumatologie ou altérée à cause de dégénérescences. Afin d’étudier son fonctionnement et les diverses problématiques associées, un modèle éléments finis multidisciplinaire a été développé. Les différents composants anatomiques ont été reconstruits à partir d’images médicales ; puis un comportement mécanique et des propriétés spécifiques ont été paramétrés. Des propriétés contractiles ont été implémentées pour les principaux muscles. Différentes applications ont été étudiées :- En traumatologie, la chronologie lésionnelle a été expliquée et détaillée dans le cas d’un impact latéral.- En orthopédique, l’enclouage centromédullaire d’un humérus traumatique a permis de comprendre le fonctionnement et les conséquences de ce type d’implant.- En physiologie du mouvement, le concept de la prothèse inversée a été évalué mécaniquement à travers l’influence des muscles de la coiffe des rotateurs. / The shoulder is the most mobile and the most fragile joint. It is often affected by trauma or impaired due to degenerations. In order to study its behaviour and various problems associated, a multidisciplinary finite element model was developed. The anatomical components have been reconstructed from medical data, and then mechanical behaviour and specific properties have been configured. Contractile properties were implemented for the main muscles. Different applications have been studied:- In trauma field, the injury timeline was explained and detailed in the case of a side impact.- In orthopaedic domain, the intramedullary nailing of a traumatic humerus has to understand the function and the consequences of this type of implant.- In the physiologic field, the concept of reverse prosthesis has been evaluated mechanically through the influence of the muscles of the rotator cuff.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Introduction : Les troubles musculosquelettiques (TMS) à l'épaule liés au travail engendrent des coûts importants, et peuvent être influencés par l'âge et le sexe des travailleurs. La répétition de tâches de travail peut engendrer de la fatigue, qui est un facteur de risque de développer des TMS. L'échelle de Borg CR10 permet de mesurer la perception de la fatigue et l'électromyographie de surface (sEMG) permet de mesurer la fatigue musculaire, chacun avec des degrés variés de validité. Ces outils sont couramment utilisés en parallèle, lors de tâches uniques. Faire interagir la mesure de fatigue perçue et la fatigue musculaire lors de différentes tâches tout en tenant compte du sexe et des différents groupes d'âge des travailleurs pourrait permettre une compréhension complémentaire du développement de la fatigue. Parallèlement, les rétroactions extrinsèques, en lien avec une bonne exécution de la tâche, pourraient aider à limiter les effets négatifs de la fatigue sur les adaptations sensorimotrices. Cependant, il existe peu de données globales sur l'effet des rétroactions lors des tâches de travail. But général : Mieux comprendre le développement de la fatigue à l'épaule via la fatigue perçue et la fatigue musculaire; recenser les écrits sur les effets des rétroactions extrinsèques lors de tâches de travail. 1) Valider l'échelle de Borg CR10 pour mesurer la fatigue perçue. 2) Comparer les adaptations musculaires en fonction du temps ou de la fatigue perçue à l'épaule lors de tâches répétées. 3) Explorer les effets des rétroactions extrinsèques lors de tâches de travail en contexte de prévention ou de rééducation de TMS liés au travail. Méthodologie : Objectifs 1 et 2 : Soixante-dix travailleurs sains ont effectué 3 tâches unimanuelles rythmées (mono versus polyarticulaire, basse versus en hauteur) de lever d'haltères, avec un poids relatif (15% et 30% de leur force lors de contraction volontaire maximale). La fatigue perçue a été mesurée à l'aide de l'échelle de Borg CR10 toutes les 5 secondes. La fatigue musculaire a été mesurée sur les muscles deltoïde antérieur, deltoïde moyen et trapèze supérieur à l'aide des variables sEMG d'amplitude (Root Mean Square, RMS) et de fréquence médiane (MDF). Objectif 3 : Une revue systématique des études a évalué les effets des rétroactions extrinsèques sur la fonction, les symptômes et le contrôle sensorimoteur lors de tâches de travail. Résultats : Étude 1 : Il existe un effet statistiquement significatif du nombre de répétitions sur l'évolution du score à l'échelle de Borg CR10 (p<0.0001). De plus, il existe un effet statistiquement significatif et positif du type de tâche, du poids (p<0.0001) , mais aussi de l'interaction des deux (p<0.0001) dans l'évolution du score de Borg CR10 sans influence du sexe. Étude 2 : Il existe un effet statistiquement significatif du temps et de la fatigue perçue sur les adaptations musculaires (sEMG RMS et MDF) (p<0.05) excepté pour le muscle deltoïde antérieur. Les participants de sexe féminin ont des adaptations musculaires plus importantes au niveau du muscle deltoïde antérieur (p<0.05). Les changements des variables sEMG en fonction des niveaux de fatigue perçue étaient comparables, indépendamment des niveaux de fatigue perçue et du sexe (p<0.05 et KMO<0.7). Étude 3 : Quarante-neuf études ont été incluses (3387 participants, dont 925 blessés). Elles étaient réalisées dans des environnements de travail (27) ou contrôlés (22). Pour la prévention (preuves très limitées à modérées) et pour la rééducation des blessés (preuves modérées), l'utilisation de rétroaction extrinsèque semble efficace à court terme dans des environnements contrôlés. Sur le lieu de travail, les rétroactions extrinsèques semblent efficaces à court terme pour la prévention (preuves limitées pour la fonction uniquement); tandis que les effets en rééducation sont contradictoires. Conclusion : L'échelle de Borg CR10 est un outil valide, via la progression du score, pour mesurer la fatigue perçue à l'épaule et discriminer différents types de tâches. La combinaison de la mesure de la fatigue perçue via l'échelle de Borg CR10 et de la fatigue musculaire via le sEMG permet de quantifier le développement de la fatigue à l‘épaule tout en considérant les caractéristiques des participants. En parallèle, l'utilisation de rétroactions extrinsèques pourrait être un outil complémentaire lors de la prévention et la rééducation des TMS liés au travail, particulièrement en environnement contrôlé. / Introduction: Work-related musculoskeletal disorders (WMSDs) of the shoulder are associated with significant burden and can be influenced by the worker's age and sex. Repetition of work tasks can lead to fatigue, which is a risk factor for developing WMSDs. There are various tools measuring fatigue, both at the psychological level with the Borg CR10 scale, and at the muscular level with surface electromyography (sEMG), each with various degrees of validity. These tools are commonly used in parallel, during single fatigue tasks. Interacting the measurement of perceived fatigue and muscle fatigue during different tasks, while considering the gender and different age groups of workers, could provide a better complementary understanding of the development of fatigue. Fatigue could be more globally quantity using perceived fatigue and muscular fatigue. However, this analysis has been tested to a limited extent in different shoulder tasks. Concurrently, extrinsic feedback related to proper task execution could limit the negative effects of fatigue on sensorimotor adaptations. However, there is limited overall data on the effect of feedback during work tasks. Overall aim: To better understand the progression of shoulder fatigue through perceived fatigue and muscle fatigue, and systematically review the studies about the effect of extrinsic feedback during work tasks. 1) Validate the Borg CR10 scale to measure perceived fatigue. 2) Compare muscle adaptations as a function of time and perceived shoulder fatigue during repeated tasks. 3) Explore the effects of extrinsic feedback during work tasks in the context of prevention or rehabilitation of work-related MSDs. Methodology: Objective 1 and 2: Seventy healthy workers performed 3 rhythmic uni-manual tasks (mono versus poly-articular, low versus high level) of dumbbell lifting, with relative weight (15% and 30% of their force during maximal voluntary contraction). Perceived fatigue was measured using the Borg CR10 scale every 5 seconds. Muscle fatigue was measured on the anterior deltoid, middle deltoid, and upper trapezius muscles using the sEMG variables of amplitude (Root Mean Square, RMS) and median frequency (MDF). Objective 3: A systematic review of studies assessed the effects of extrinsic feedback on function, symptoms and sensorimotor control during work tasks. Results: Study 1: There was a statistically significant effect of the number of repetitions on Borg CR10 scores' evolution (p<0.0001). In addition, there was a statistically significant and positive effect of task type, and weight (p<0.0001), but also of the interaction of both (p<0.0001) ) in the evolution of the Borg CR10 score without influence of sex. Study 2: There was a statistically significant effect of time and perceived fatigue on muscle adaptations (sEMG RMS and MDF) (p<0.05) except for the anterior deltoid muscle. Female participants had greater muscle adaptations in the anterior deltoid muscle (p<0.05). Changes in sEMG variables as a function of perceived fatigue levels were comparable, regardless of perceived fatigue levels and sex (p<0.05 and KMO<0.7). Study 3: Forty-nine studies were included (3387 participants including 925 injured). They were carried out in work environments (27) or controlled environments (22). For prevention (very limited to moderate evidence) and for rehabilitation of injured people (moderate evidence), the use of extrinsic feedback seems effective in the short term in controlled environments. In the workplace, extrinsic feedback appears to be effective in the short term for prevention (limited evidence for function only); while the effects in rehabilitation are contradictory. Conclusion: The Borg CR10 scale (score progression) is a valid tool to measure perceived shoulder fatigue and discriminate different types of tasks. Combining the measurement of perceived fatigue through the Borg CR10 scale and muscle fatigue through the sEMG allows us to quantify the progression of shoulder fatigue while considering the characteristics of the participants. In parallel, the use of extrinsic feedback could be a complementary tool for the prevention and rehabilitation of WMSDs, especially in controlled environments.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Nous avons développé un modèle biomécanique dans le but de quantifier et de comparer les stratégies cinétiques de l’épaule et du coude de personnes saines et de personnes présentant un syndrome d’abutement de l’épaule (SAÉ). Compte tenu de la biomécanique particulière au SAÉ, nous nous attendions d’observer une différence dans les stratégies cinétiques des deux groupes, surtout lorsque la tâche nécessitait l’implication de la coiffe des rotateurs. Dix sujets avec SAÉ et 11 sujets contrôles ont été testés. À l’aide d’une rétroaction visuelle sur un écran d’ordinateur, le sujet devait atteindre une cible correspondant à une force isométrique équivalant à 40% de la force maximale volontaire (avant l’apparition de la douleur). Le sujet devait faire cette tâche pour 8 directions dans le plan frontal (0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°). Pour un droitier, la direction 0° est à droite selon l’axe horizontal. De plus, les valeurs positives suivent le sens antihoraire. Le modèle biomécanique et la mesure de la force isométrique permettent de calculer les contributions des moments de force de l’épaule et du coude pendant une tâche coordonnée. Indépendamment de la direction de la force isométrique, le groupe présentant le SAÉ était en mesure d’atteindre la cible, mais il nécessitait plus de temps que le groupe contrôle. Comparativement aux sujets sains, les sujets avec SAÉ montraient une contribution moindre du moment de force rotatoire de l’épaule (rotation interne ou externe) lorsque la cible était à 0° ou à 225°. Toutefois, les patients avaient une plus grande contribution du moment de force en abduction/adduction de l’épaule pour les cibles situées à 0°, 135° et 180°. Enfin, lorsque la cible était à 315°, les sujets avec SAÉ montraient une diminution de la contribution du moment de force de flexion/extension du coude. Globalement, l’utilisation du modèle biomécanique a permis de démontrer que, pour certaines directions dans le plan frontal, les sujets avec SAÉ utilisent une stratégie cinétique différente des sujets sains pour générer une force isométrique lors d’une tâche coordonnée. Ces observations s’expliquent en partie par les problèmes reliés à la coiffe des rotateurs dans le SAÉ. / A biomechanical model was used to quantify the kinetic strategy of the shoulder and the elbow joints. Joint torques were estimated to verify the effect of the subacromial impingement syndrome (SIS) during isometric force task by comparing healthy people with injured people. The biomechanical model was tested with 2 groups: people with SIS (n = 10) and a control group (n = 11). The task was to generate, as quickly and as accurately as possible, an isometric force corresponding to 40% of the maximal voluntary contraction (without pain) in the frontal plan to reach a visual target. There were eight target positions (0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270° and 315°). Each target location required a different combination of elbow and shoulder torques. The biomechanical model and the measurement of the isometric forces allowed us to calculate the kinetic strategy of the shoulder and the elbow. The results showed that regardless of the target location, the group with SIS was able to reach the target but needed more time to reach the target compared to the control group. Concerning the kinetic strategies, the patients, in contrast to healthy participants, needed lower rotational shoulder torque contribution to reach the target located at 0° and 225° and they had a greater abduction/adduction torque contribution when the targets were located at 0°, 135° and 180°. Finally, patients with impingement syndrome had lower elbow flexion/extension torque contribution when the target was located at 315°. Overall, the biomechanical model demonstrated that, for some target positions, the patients used different kinetic strategy than healthy participants to reach the target.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2019-2020 / L’utilisation de données quantitatives afin de diminuer la prévalence des blessures musculosquelettiques liées au travail est souhaitée et le développement de systèmes portables permettant de mesurer l’amplitude articulaire (capteurs inertiels; IMU) et l’activité musculaire (électromyographie; EMG) pourrait permettre d’obtenir ce type de données. La revue systématique de la littérature sur la validité des capteurs inertiels effectuée dans le cadre de ce mémoire a permis d’identifier un manque d’évidence scientifique pour l’évaluation des mouvements complexes à l’épaule. L’objectif principal de ce mémoire est donc (1) d’évaluer la validité concourante d’IMU (Xsens) dans le calcul d’élévation du bras comparé à un système de capture de mouvements (Vicon) lors de mouvements simples et lors de tâches de manutention; et (2) d’établir la validité discriminante du système d’EMG (Trigno) pour évaluer l’activité musculaire. Méthodologie : Seize sujets ont participé à une séance d’évaluation demandant la réalisation de mouvements simples à l’épaule et de transport de charges (poids et hauteurs de transport variables). Le coefficient de corrélation et l’erreur de mesure (RMSE) ont été calculés afin de comparer les mesures d’amplitude articulaire obtenues à l’aide du Xsens et du Vicon et le root mean square (RMS) ainsi que le pic d’activité musculaire des deltoïdes (antérieurs et moyens) ont été calculés pour déterminer l’effet du poids et de la hauteur (ANOVA à mesures répétées). Résultats : Les coefficients de corrélation entre les amplitudes articulaires obtenues par le Xsens et le Vicon sont élevés (>0,84) et les RMSE sont bas (<11,5°). Un effet significatif du poids et de la hauteur, et un effet d’interaction poids x hauteur ont été observés pour le RMS du deltoïde antérieur (p<0,001) et moyen (p<0,03) et pour le pic d’activité du deltoïde antérieur (p<0,003). Conclusion : L’utilisation combinée du Xsens et du Trigno est un outil intéressant afin d’identifier le niveau de demande de l’emploi, puisqu’ils recueillent des données valides d’amplitude articulaire et d’activité musculaire. / Quantitative assessments of workplace settings are required to diminish the prevalence of work-related shoulder disorders. Recent development of wearable sensors to record muscle activity (electromyography [EMG]; Trigno, Delsys) as well as shoulder range of motion (inertial measurement unit; MVN, Xsens) could potentially be used for such workplace assessments. A systematic review on the validity and reliability of IMUs performed within this thesis identified a knowledge gap for shoulder joint movements during complex tasks. The primary objective of this thesis was therefore (1) to assess the concurrent validity of the Xsens system for assessment of shoulder range of motion compared to a motion capture system (Vicon) during simple movements and working tasks and (2) to establish the discriminative validity of the Trigno EMG system for the evaluation of muscle activity. Methodology: Sixteen subjects participated in one session in which they performed simple movements and work lifting tasks (different weights and lifting heights). The correlation coefficient (r) and the root mean square error (RMSE) were used to compare the data collected by the Xsens and the Vicon. The root mean square EMG envelope (RMS) and the peak EMG activity of anterior and middle deltoids were used to establish the effect of weight and height (repeated measure ANOVA). Results: The correlation coefficient between joint angles measured with the Xsens and the Vicon was high (>0.84) and the RMSE was low (<12.82°). A significant effect of weight, height and a weight x height interaction effect were observed for the RMS (anterior; p<0.001; middle: p<0.03) and the peak EMG activity (anterior; p<0.003). Conclusion: The combination of an inertial measurement unit system and a wireless EMG is a potentially useful tool to assess physical demand in real work context as it provides valid data on muscular activity and range of motion.

INTRODUCTION: La tendinopathie de la coiffe des rotateurs (TCR) entraine au quotidien des douleurs et faiblesses musculaires et une diminution du contrôle moteur à l'épaule. OBJECTIFS: Les objectifs de cette étude étaient i) d'effectuer une revue de littérature pour identifier les méthodes de quantification de la proprioception de l'épaule utilisées en laboratoire et en clinique et d’en présenter les qualités métrologiques, ii) d'évaluer l'efficacité d’un programme d’entrainement neuro-musculaire en comparant son efficacité à réduire la douleur à l’épaule et en améliorer la fonction à celle obtenue par des soins usuels de physiothérapie. MÉTHODES: i) Une revue de 5 bases de données a été conduite d’octobre 2015 à juillet 2016 pour documenter les propriétés métrologiques de protocoles d’évaluation de la proprioception à l'épaule. Les études incluses ont été évaluées à l'aide de l’outil de contrôle QualSyst et de l'échelle COSMIN à 4 points. ii) Trente-trois soldats en service actif au sein des Forces armées canadiennes ont été assignés au hasard à 1) programme standardisé supervisé d’entrainement neuromusculaire et contrôle moteur (Exp) ou à 2) soins usuels de physiothérapie (Ctl). Les variables principales étaient les symptômes, la capacité fonctionnelle et les limitations physiques évalués avec le questionnaire Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand (DASH) et la variable secondaire était l'indice Western Ontario Rotator Cuff (WORC). Toutes les variables ont été mesurées au départ (T0) et à 6 (T6) et 12 (T12) semaines après l'intervention. La comparaison des effets des interventions a été évaluée à l'aide d’une analyse per protocole (APP), analyse intention-traitement (AIT) et avec une analyse de variance à mesures répétées à 2 voies. RÉSULTATS: i) Vingt et une études (n = 407 participants, 553 épaules) ont été retenues. Les études analysées confirment d'excellents scores méthodologiques avec l’outil QualSyst (88,1 ± 9,9%) et de bons scores avec le COSMIN pour la fidélité (71,1%) et un score de qualité modérée à faible (50%) pour la validité de critère. Les coefficients de corrélation intraclasse (CCI) pondérés pour la fidélité intraévaluateur étaient les plus élevés pour le sens du positionnement articulaire passif et la kinesthésie soit 0,92 ± 0,07 (n = 214) et 0,92 ± 0,04 (n = 74), respectivement. Le mouvement et l'outil les plus fidèles sont la rotation interne à 90 ° d'abduction (CCI = 0,88 ± 0,01 (n = 53)) et le dynamomètre (CCI = 0,92 ± 0,88 (n = 225)). Aucune étude n’a rapporté d’indices de sensibilité au changement. ii) Aucune interaction significative (p ≥ 0,101) de groupe × temps (p ≥ 0,101) n'a été démontrée. Par contre, nous avons observé un effet de temps significatif (p <0,001) pour le questionnaire DASH et l'indice WORC. CONCLUSION: Ces données préliminaires suggèrent que les deux approches proposées conduisent à des améliorations comparables. L'utilisation d'une intervention de groupe axée sur l'exercice a le potentiel d'être aussi efficace qu'une approche un à un plus exigeante en terme de temps de traitement. Ces résultats permettront de fournir aux cliniciens des lignes directrices pour la mesure de la proprioception à l'épaule et l’utilisation d’une approche novatrice de traitement en groupe pour la TCR. Mots clés : Épaule, tendinopathie, contrôle moteur, proprioception, programme d'exercices, soins en physiothérapie / INTRODUCTION: The shoulder is the most mobile joint of the body which means that it heavily relies of an important level of neuromuscular control at all times. A rotator cuff (RC) complex provides stability to the shoulder and often times falls victim to injury, which can produce functional limitations during activities of daily living and work tasks. Individuals affected by an RC tendinopathy often have neuromuscular and proprioceptive deficits. OBJECTIVES: The objectives of this study are to (i) conduct a systematic review to identify methods of quantifying shoulder proprioception in a laboratory and clinical setting and to present the associated psychometric properties. (ii) To evaluate the effectiveness of a novel neuromuscular training program for the upper extremities versus one-on-one physiotherapy care (manual therapy, range of motion exercises, strengthening) for the reduction of shoulder pain and improvement in function with soldiers affected by an RC tendinopathy. METHODS: (i) A review of five databases was conducted from conception to July 2016 to identify studies that reported at least one psychometric property of a shoulder proprioception protocol. The included studies were evaluated using the QualSyst checklist and the 4-point COSMIN scale. (ii) Thirty-three military personnel with the Canadian Armed Forces were randomly assigned to one of the following interventions: 1) Upper Extremity Neuromuscular Training Program; (2) usual physiotherapy care. The main outcomes included symptoms and functional capacity assessed using the Disability of the Arm, Shoulder, and Hand (DASH) questionnaire. A secondary outcome included the Western Ontario Rotator Cuff (WORC) Index. Outcome measures were evaluated at baseline (T0) and 6 (T6) and 12 (T12) weeks post-intervention. The effects of the interventions were evaluated using repeated 2-way variance measures (ANOVAs) for a per-protocol analysis and intention-to-treat. RESULTS: i) Twenty-one studies were included, resulting in 407 participants and 553 evaluated shoulders (n). The weighed intraclass correlation coefficients (ICC) for intra-rater reliability were highest for passive joint position sense and kinesthesia, ICC = 0.92 ± 0.07 (n = 214) and ICC = 0.92 ± 0.04 (n = 74), respectively. The most reliable direction of movement and equipment used were internal rotation at 90° abduction, ICC = 0.88 ± 0.01 (n = 53), and the dynamometer, ICC = 0.92 ± 0.88 (N = 225). ii) No significant group (p ≥ 0.1) or group × time interactions (p ≥ 0.1) were found; though a statistically significant time effect (p < 0.001) was established for the DASH questionnaire and WORC Index. Our preliminary data suggests a marginally better improvement with the control group with all outcomes over 12 weeks. CONCLUSION: The evaluation of shoulder proprioception is most reliable when using a passive protocol with an isokinetic dynamometer for internal rotation at 90° shoulder abduction. The preliminary results of our pilot RCT suggest that both groups statistically improved with a time effect, but that the usual care group further demonstrated clinically significant gains. The results of this study will provide clinicians with potential guidelines for measuring shoulder proprioception in a clinical setting, as well as an innovative approach to group therapy that is potentially less costly and equally as effective as conventional one-on-one physiotherapy. Key words (4-6) : Shoulder, tendinopathy, motor control, proprioception, exercise program, physiotherapy care

L’effet d’une intervention qui inclut des exercices de contrôle dynamique et de renforcement de l’épaule sur la fonction de personnes présentant un syndrome d’abutement à l’épaule (SAE) a été évalué. Huit sujets avec SAE ont été évalués hebdomadairement pendant les neuf semaines de cette étude utilisant un devis à sujet unique. D’abord, la condition initiale des sujets a été évaluée (phase A1), puis ils ont participé à une intervention supervisée (phase B). Enfin, la rétention des effets de l’intervention a été évaluée (phase A2). La fonction de l’épaule était la variable principale quant à l’efficacité de l’intervention. Pour tous les sujets, l’intervention a permis une amélioration significative de la fonction de l’épaule. Un meilleur contrôle scapulaire et une diminution de la douleur ont également été observés. Ainsi, des exercices de contrôle dynamique et de renforcement de l’épaule devraient être favorisés dans la phase précoce de réadaptation des personnes présentant un SAE. / The purpose of the study was to evaluate the effect of shoulder dynamic control and strengthening exercises on shoulder function in persons with an impingement syndrome (SIS). Eight subjects with SIS were assessed weekly during nine weeks using a single-subject design (A1-B-A2). The baseline condition was first evaluated (phase A1). The second phase (B) consisted of the intervention and the assessment of its immediate effect. Finally, during the last phase (A2), the continuing effect of the intervention was evaluated. The primary outcome measure was shoulder function evaluated with the SPADI questionnaire. Secondary outcome measures were shoulder pain, muscle strength and scapular behavior. All subjects showed a clinically and statistically significant improvement in shoulder function at the end of phase B and during phase A2. Improved scapular behavior and reduction of pain were also observed. Thus, dynamic control and strengthening exercises should be promoted in the early phase of SIS rehabilitation.

Nous présentons les différentes technologies et méthodes permettant de mesurer les mouvements de l'épaule, et les difficultés associées, comme le glissement des tissus. Cela nous permet d'étayer notre choix de réaliser une fusion de données entre des acquisitions de capture de mouvements optoéléctronique où le sujet est immobile, et d'autres où le sujet est en mouvement. Nous proposons de réaliser cette fusion de données par de l'interpolation spatiale de repères de coordonnées à partir de données dispersées, et plus particulièrement avec la méthode d'interpolation par voisins naturels, qui a été adaptée aux besoins de cette étude. Des expérimentations avec un robot manipulateur ont été réalisées afin de vérifier la faisabilité de la méthode développée. Le robot manipulateur fournit une vérité terrain qui serait inaccessible avec l'humain. Les résultats de ces expérimentations nous ont encouragés dans la poursuite de l'étude avec des expérimentations sur l'humain. Les données acquises avec sujets immobiles et celles réalisées avec sujets en mouvement nous ont permis, par l'application de l'interpolation par voisins naturels, d'estimer les mouvements de la scapula par rapport au torse alors que les sujets réalisaient des mouvements d'abduction, de flexion, et d'élévation dans le plan de la scapula. Les résultats obtenus concordent avec la littérature. Ainsi est encouragée l'utilisation d'une part de la méthode que nous avons développée, et d'autre part, plus globalement, de l'approche de l'interpolation spatiale pour la mesure des mouvements des os en compensant les glissements des tissus. / This work takes place in the context of shoulder complex motion measurement in biomechanics. We present the technologies and methods that apply to this problem, and the associated obstacles (particularly the skin tissue deformation), in order to justify our choice of performing data fusion between measurements where the subjects remain still, and other where they are in motion. We suggest to perform this data fusion through spatial interpolation of reference frames from scattered data, specifically with the natural neighbors algorithm, that has been adapted to the framework of this study. A series of experimentations with a manipulator robot has been performed in order to assess the feasibility of the developed method, the robot giving access to ground truth that would be unavailable with human experimentations. The results we obtained encouraged us to pursue the study with human experimentations. These experimentation have been performed using an optoelectronic motion capture technology. The data gathered while subjects remained still, and the one acquired with the subjects in motion allowed us, through natural neighbor’s interpolation, to estimation the motion of the scapula relative to the thorax, for abduction, flexion, and scapular plane elevation movements. The results we obtained were similar to the ones found in the literature, encouraging on the one hand the method we developed, and on the other hand the spatial interpolation approach for bone motion measurement in biomechanics, compensating the skin tissue artefact.

Plusieurs problèmes dans le placement d'endoprothèses sont dus à une compréhension pré-opératoire limitée de l'état du patient. La plupart des patients souffrent de l'arthrite rhumatoïde, ce qui affect la qualité et la forme de l'os en question: souvent la cavité glénoïde de l'omoplate s'est rétractée. Le plan de l'opération doit être planifiée à l'aide d'images Roentgen 2-D. Pendant la chirurgie, l'espace de travail de l'opération est très limité, seule la surface articulaire du scapula est exposée. Le patient est placé sur le côté, avec l'épaule endommagé pointant vers le haut, ce qui entraine un glissement vers le bas de l'omoplate. Pendant la chirurgie, la technique la plus souvent utilisée implique l'enlèvement du cartilage restant, le moulage de la forme de l'endoprothèse dans l'os trabeculaire, l'application d'une certaine quantité de ciment d'os, le placement de l'endoprothèse et l'insertion de vis pour une fixation préliminaire. D'autres préfèrent approcher l'espace d'opération du côté arrière du patient en fendant le scapula en deux. La technique préférée est de supporter l'endoprothèse sur l'os corticale et d'essayer de rétablir une position et une orientation fonctionnelles. Une prothèse faite sur mesure est donc nécessaire en plus d'une bonne vue de l'omoplate. La segmentation automatique des structures osseuses dans les bases de données agiographiques IRM est une étape préliminaire essentielle pour la plupart des tâches de visualisation et d'analyse. Afin d'obtenir une meilleure compréhension de l'épaule en santé et de l'épaule arthrosique pathologique, ce projet développera une méthode pour la segmentation des structures de l'épaule à partir de bases de données de l'IRM. Le développement de techniques convenables pour la segmentation du scapula et de l'humérus dans une base de données bidimensionnelle de l'IRM constitue une partie majeure de ce projet. Actuellement nous nous penchons sur des techniques de segmentation basées sur les contours, c'est-à-dire un point de l'os est défini d'abord. Les contours de l'os sont extraits dans une deuxième étape. / Image segmentation is an important area in the general field of image processing and computer vision. It is a fundamental part of the 'low level' aspects of computer vision and has many practical applications such as in medical imaging, industrial automation and satellite imagery. Traditional methods for image segmentation have approached the problem either from localization in class space using region information, or from localization in position, using edge or boundary information. More recently, however, attempts have been made to combine both region and boundary information in order to overcome the inherent limitations of using either approach alone. The shoulder has the widest range of motion than any joint in the body. Normally, shoulder stability is maintained through complex interaction between static and dynamic stabilizing mechanisms, including the bony glenoid, the labrum, the glenohumeral ligaments and joint capsule, and the muscles and tendons of the rotator cuff. Due to the complicated mechanisms involved in glenohumeral stability, a clinical evaluation can be very challenging. The primary motivation behind this research is to improve the accurate clinical evaluation of shoulder pathology. In this thesis, a new approach to image segmentation is presented that integrates region and boundary information. Our ultimate goal is to develop a framework for integrating boundary finding and region-based segmentation. This would lead to a System where the two modules would operate respectively so that at each step the outputs of each module get updated using information from the outputs of both the modules from the previous iteration. The main objective we present in this thesis is aimed at using the results of boundary detection to assist region-based segmentation. Unlike most of other existing methods, it integrates boundary-based segmentation with region growing rather than edge detection, thereby making it resistant to the problems of false and broken edges while at the same time having well localized boundaries. This method is successful in segmenting the set of slices of MR images of the shoulder. The experiments show that the results given by the method archive 96.32% correspondence to results given by a specialist does segment manually.