Estimation de la force musculaire par élastographie

La redondance musculaire traduit l'idée qu'un même mouvement peut être obtenu par plusieurs stratégies de coordination musculaire. Comprendre comment le système nerveux central réparti les forces entre les différents muscles impliqués dans une tâche est primordial pour de nombreux champs scientifiques (e.g. control moteur, biomécanique, robotique). Dans cette perspective, il est nécessaire de pouvoir estimer précisément la force produite par chacun des muscles. Cependant, l'estimation de la force musculaire reste un des principaux challenges en biomécanique.
Notre équipe a récemment publié une série de travaux qui valident l'hypothèse qu'il existe une relation linéaire entre la raideur d'un muscle mesurée par élastographie (Supersonic Shear Imaging) et la force qu'il produit au cours d'une contraction isométrique (Bouillard et al., 2011, 2012). Ce projet de thèse s'inscrit dans la poursuite de ces travaux.
- Objectif 1. Jusqu'à présent la raideur musculaire mesurée au cours d'une contraction isométrique est utilisée pour estimer un index du couple de force et non directement le couple en N.m. Cette partie visera à coupler des mesures géométriques du muscle aux mesures de raideur pour estimer le couple de force (en N.m) produit par chacun des muscles impliqués dans une extension isométrique de la jambe.
- Objectif 2. Il est souvent considéré que la longueur optimale intervient au même angle articulaire pour tous les muscles agonistes ; mais il n'existe pas d'évidence expérimentale. La raideur musculaire mesurée par élastographie pourrait permettre de déterminer pour la première fois la relation force-longueur d'un muscle cible. Nous utiliserons donc cette méthode pour comparer la relation force-longueur entre plusieurs muscles agonistes.
- Objectif 3. L'estimation de la force musculaire via la technique d'élastographie est jusqu'à présent limitée à des contractions isométriques. En utilisant certaines avancées récentes de la technique d'élastographie Supersonic Shear Imaging', cette dernière partie visera à estimer la force musculaire lors de contractions dynamiques.
Certaines expérimentations seront conduites à la fois chez des sujets sains et des patients atteints de pathologies neurologiques ou musculo-squelettiques de telle sorte qu'au-delà du développement de la technique d'estimation de la force, ce projet s'intéressera à des questions plus appliquées sur l'effet de ces pathologies sur les coordinations musculaires.