Αναπτύχθηκε διάταξη μέτρησης μηχανικών ιδιοτήτων μαλακών ιστών κυλινδρικού σχήματος. Η διάταξη αποτελείται από: 1. Υδατόλουτρο μέσα στο οποίο ανάρτάται ο μαλακός ιστός. 2. Συσκευή μεταβολής της πίεσης στο εσωτερικό του αυλού του ιστού. 3. Αισθητήρες πίεσης στον αυλό, μηχανικής τάσης στα άκρα και μέτρησης διαμέτρου του ιστού. 4. Πρόγραμμα ελέγχου της διάταξης και διεξαγωγής πειραμάτων σε περιβάλλον LabView. 5. Συλλογή προγραμμάτων επεξεργασίας των μετρήσεων στο περιβάλλον Origin. / A device for the measurement of the mechanical properties of tubular soft tissue was developed. The device is composed of: 1. A bath within which the tissue is fixed. 2. Syringe pump to control the pressure inside the lumen of the tissue. 3. Lumen pressure sensor, axial force sensor and tissue diameter meter. 4. Program for the control of the device and the execution of experiments created in LabView. 5. Colection of programs to process the data within the Origin environment.

Lorsque l'on s'intéresse aux positions d'accouchement, les avis sont très partagés. D'après la littérature, les positions dites verticales parmi lesquelles figure la position accroupie semblent aboutir à des issues materno-fœtales plus favorables que les positions horizontales qui comprennent la position gynécologique. Seulement, l'origine de ces bénéfices notamment du point de vue de la mécanique obstétricale reste incertaine. Il apparait que ce manque de clarté provient avant tout d'un manque de définition des postures segmentaires retrouvées lors de ces positions d'accouchement. L'objectif premier de ce travail était donc de définir les postures segmentaires au cours de différentes positions d'accouchement et de préciser en particulier le rôle de la posture des cuisses sur des éléments jugés importants en mécanique obstétricale à savoir l'orientation du plan du détroit supérieur et la courbure lombaire. En premier lieu, une enquête épidémiologique régionale a été effectuée afin d'attester les positions d'accouchement les plus fréquemment adoptées et d'identifier les facteurs associés à leur adoption. Par une méthode dérivée entre autres des méthodes d'analyse du mouvement par système optoélectronique, l'influence de la posture des cuisses (flexion et abduction) sur la posture du plan du détroit supérieur et du rachis lombaire a été analysée tout d'abord en position gynécologique puis en position accroupie. Enfin, l'importance de la posture initiale des cuisses sur les mouvements segmentaires a été évaluée au cours d'une manœuvre obstétricale (Mac Roberts), manœuvre couramment utilisée en cas de dystocie des épaules.Ce travail a permis de mettre en évidence l'importance de la caractérisation des postures segmentaires pour la compréhension des bénéfices d'une position d'accouchement sur une autre. / When looking at birthing positions, opinions are strongly divided. According to the literature, the so-called vertical positions, which include the squatting position, seem to lead to more favorable maternal-fetal outcomes than the horizontal positions which include the gynecological position. In fact, the origin of these benefits, particularly from the point of view of obstetric mechanics, remains uncertain. It appears that this lack of clarity comes primarily from a lack of definition of segmental postures found in these delivery positions.The primary objective of this work was therefore to define the segmental postures during different birthing positions and to specify in particular the role of the thigh posture on elements considered as important in obstetric mechanics namely, the orientation of the pelvic inlet and the lumbar curvature.Firstly, a regional epidemiological survey was carried out to document the most frequently adopted childbirth positions and to identify the factors associated with their adoption.Using a method derived inter alia from movement analysis methods based on optoelectronic system, the influence of thigh posture (flexion and abduction) on the posture of the pelvic inlet and the lumbar spine was analyzed firstly during gynecological position and then during squatting position. Finally, the importance of initial thigh posture on segmental movements was evaluated during an obstetric maneuver (Mac Roberts), a maneuver commonly used in cases of shoulder dystocia.This work has highlighted the importance of the characterization of segmental postures for understanding the benefits of one delivery position on another.

L'objectif de ce travail est d'identifier les paramètres inertiels segmentaires humains, c’est-à-dire la masse, la position du centre de masse et la matrice d’inertie de ces segments. Ces paramètres, au nombre de dix par segment, constituent une donnée d'entrée indispensable aux calculs de dynamique inverse utilisés dans les études de biomécanique. Bien qu'il existe des méthodes pour avoir accès à ces paramètres par le biais de tables anthropométriques ou le calcul des volumes segmentaires, l'identification apparaît nécessaire dès lors que les sujets étudiés sont atypiques (handicapés physiques, femmes enceintes, sportifs présentant des hypertrophies musculaires). L'originalité de ce travail est de proposer une approche mixte dans l'écriture du problème d'identification combinant une formulation vectorielle et matricielle des équations du mouvement d’un système poly-articulé supposé rigide, qui ont déjà été établies au sein de l'équipe dans les travaux de thèse de Tony Monnet. La première permet d’identifier les masses et les centres de masse segmentaires. La deuxième permet d’identifier, elle, les matrices d’inertie segmentaires. Les paramètres d’entrée de cette méthode d’identification sont les matrices rotations segmentaires, leurs dérivées secondes, les accélérations segmentaires, ainsi que le torseur externe. Si ce dernier est directement mesuré par une plateforme de force, les autres grandeurs sont obtenues après des opérations sur la mesure de la cinématique segmentaire du sujet obtenue par un système opto-électronique. Ce système mesurant la cinématique du sujet grâce à des marqueurs cutanés, cette cinématique diffère de la cinématique théorique obtenue si les segments sont rigides, du fait des mouvements des masses molles. Ce travail a donc porté sur le calcul d’une matrice rotation optimale, basée sur une transformation matérielle décrivant le mouvement segmentaire.De plus les mouvements des masses molles ainsi que les instruments de mesure induisent un bruit dans les signaux cinématiques. Du fait de la double dérivation de ces signaux pour le calcul des accélérations segmentaires et des dérivées secondes des matrices rotations, ce bruit devient prépondérant sur le signal porteur. Ce travail a donc également porté sur le filtrage à effectuer pour atténuer ces bruits. Cinq filtres utilisés dans la littérature (filtre de Butterworth, lissage de Savitsky-Golay, moyenne glissante, lissage par spline et analyse spectrale) ont été implémentés et leurs effets sur les paramètres inertiels identifiés ont été comparés. Les résultats montrent que les paramètres identifiés avec la méthode vectorielle ne nécessitent pas de traitement. L’identification des matrices d’inertie nécessite, elle, un traitement et le lissage optimal est obtenu avec le moyenne glissante.Enfin, une modélisation du membre supérieur par une chaîne cinématique a également été implémentée afin de rigidifier la cinématique acquise. Les premiers résultats ne sont pas satisfaisants mais le modèle retenu peut être affiné avant de conclure sur l’intérêt de cette modélisation pour l’identification des paramètres inertiels. Finalement, l’approche mixte développée permet l'identification des dix paramètres inertiels des segments du corps humain. La méthode a été validée en identifiant les paramètres inertiels des segments constituant le membre supérieur de dix huit sujets. Les paramètres obtenus ont ensuite été comparés à ceux issus d’une table anthropométrique. Les résultats montrent que les paramètres identifiés sont très proches de ceux estimés. Cela montre donc que l’identification des paramètres inertiels est fiable et permet d’avoir accès aux paramètres inertiels de sujets atypiques, pour qui les tables anthropométriques ne sont pas disponibles. / The aim of this thesis is the identification of body segment inertial parameters (BSIP), i.e. the segment mass, center of mass location and inertia tensor. Those ten parameters per segment are a mandatory input for inverse kinetics methods which are widely used in biomechanics studies. Despite the fact that methods exist to estimate them from anthropometric tables or segment volumes measurements, identification is useful when subjects are atypical (such as disabled people, pregnant women or athletes with muscular hypertrophies). The originality of this work is to use a mixed approach to write the identification problem, combining a vectorial and a matrix formulations of rigid multi-body motion equations, based on previous work did in the RoBioSS axis by Tony Monnet during his PhD. The first one permit to identify segmental masses and center of mass locations. The second one identifies segmental inertia tensors.Inputs of identification algorithm are rotation matrices, their second derivatives, segmental accelerations, and external torsor. Even though this external torsor is directly measured with a force plate, the others inputs are derived from kinematics measurements performed by an optoelectronical device. This device measures kinematics with skin mounted markers tracked by cameras, and the obtained kinematics deviate from the theoretical kinematics of rigid bodies, because of the soft tissues artefacts. In order to deal with these artefacts an optimal rotation matrix computation, based on material transformation, has been performed.Also, noise appears during measurement because of the soft tissues artefacts and the measure device. When double numerical derivatives are applied, this noise becomes greater than the carrier signal. In order to deal with it, five filters, i.e. Butterworth filter, Savitsky-Golay smoothing, sliding average window, spline smoothing and singular spectrum analysis, taken from literature have been implemented and compared. Results show that BSIP identify from vectorial formulation didn’t need any filtering. On the other hand, inertia tensors identification needed smoothed inputs and the best way to smooth them was the sliding average window.Finally, a kinematic chain model of the upper limb has been implemented to rigidify the kinematics. Preliminary results aren’t satisfying but the chain model can be improved before assuming kinematic chain aren’t well suited to enhance BSIP identification. Ultimately, the developed mixed approach has been validated by upper limb inertial parameters identification of eighteen subjects. Identified inertial parameters have also been compared with ones estimated with an anthropometric table. The conclusion is that the identified parameters were very close to the estimated ones, which shows that identification will be reliable to estimate inertial parameters of atypical subjects for whom anthropometric tables aren’t available.

La première cause de handicap neurologique chez l’adulte en France est l’accident vasculaire cérébral (AVC). L’AVC est la principale cause de l’hémiplégie et peut conduire à des séquelles lourdes telles que des difficultés à se lever et s’asseoir. A ce jour, il n’existe pas de dispositif d’aide au passage assis-debout (PAD)/debout-assis (PDA) permettant le déplacement en position debout adapté aux sujets hémiplégiques.La conception de ce type de dispositif est l’objectif du projet VHIPOD. L’absence d’études sur le PAD/PDA avec aide des sujets hémiplégiques invite à explorer deux types d’aides : ancrage fixe et ancrage mobile. Une première campagne d’expérimentation a permis de mesurer le PAD/PDA de 18 sujets sains et 11 sujets hémiplégiques droits dans différentes conditions : avec/sans ancrage fixe, avec/sans écharpe d’immobilisation et pour différentes positions de l’ancrage fixe. Ce travail a permis de montrer la contribution d’un ancrage fixe sur le PAD/PDA (ex. réduction des moments articulaires aux genoux) et de montrer que la position de l’ancrage fixe influence le PAD/PDA (ex. une position du côté gauche/sain augmente l’appui sur le membre inférieur gauche). Une deuxième campagne d’expérimentation a permis de mesurer le PAD/PDA avec ancrage mobile de 7 sujets sains et 10 sujets hémiplégiques gauches. Ce travail a permis d’identifier la différence entre les sujets hémiplégiques et les sujets sains (ex. les sujets hémiplégiques gauches sont plus asymétriques que les sujets sains) et de comparer les résultats du PAD/PDA avec ancrage mobile à ceux du PAD/PDA avec ancrage fixe (ex. l’asymétrie des sujets hémiplégiques est augmentée pour le PAD/PDA avec ancrage mobile. / Stroke is the first cause of neurological handicap for adults in France. It is the principal cause of hemiplegia and could lead to major consequences as to have difficulties to stand up, to sit down or even to walk/move.Nowadays, there’s no device adapted to assist hemiplegic persons to stand up, to move while standing up and to sit down. The creation of this type of device/vehicle is the aim of VHIPOD project. The absence of studies on the assisted sit-to-stand (STS) for hemiplegic persons invites to investigate two type of assistance : fixed anchor and moving anchor. Two series of experimentation have been conducted. The first experimental device allowed the sit-to-stand/stand-to-sit measurements for 18 healthy subjects and11 right hemiplegic subjects in different conditions : with/without a fixed anchor, with/without an arm sling and for different anchor position. The analysis of the results showed the contribution of a fixed handgrip (ex. reduction of the knee joint moments) and the influence of the handgrip position on the movement (ex. a position on the left/healthy side increases the effort on left lower limb.). The second experimental device allowed the sit-to-stand/stand-to-sit measurements for 7 healthy subjects and 10 left hemiplegic subjects. The analysis of the results allowed us to describe the sit-to-stand/stand-to-sit with moving anchor, to compare the two populations (ex. Left hemiplegic subjects have a more asymmetrical movement then healthy subjects) and to compare the STS with moving anchor to the STS with fixed anchor (ex. The asymmetry of hemiplegic subjects was higher for the STS with a moving anchor).