Par A. Muller
L’analyse biomécanique du mouvement est un outil de plus en plus utilisé que ce soit dans le domaine de la recherche ou pour des études pratiques.
Il trouve de nombreuses applications dans le domaine clinique, dans le domaine du sport ou de l’ergonomie. Classiquement, ce type d’analyse nécessite la mesure du mouvement et des actions s’appliquant sur le sujet pour permettre d’estimer les efforts internes. Plusieurs solutions logicielles (OpenSim, AnyBody, Biomechanics of Bodies, etc.) permettent de réaliser des analyses musculosquelettiques. Nous présentons ici la librairie développée depuis 2016 au sein de l’équipe de recherche MimeTiC (IRISA, UMR 6074) sous Matlab et disponible en libre accès : CusToM (Customizable Toolbox for Musculoskeletal analysis).
CusToM permet de mettre en place un processus classique d’analyse musculosquelettique par méthode inverse. Sur la base de données de mouvement issues d’un système optoélectronique et d’une mesure des forces de contact, trois principales étapes peuvent être réalisées : cinématique inverse, dynamique inverse et estimation des forces musculaires. Ces étapes se font sur la base de modèles musculo-squelettiques paramétrables. CusToM comprend également une étape d’estimation des efforts de contact basée sur le mouvement, permettant de se passer de cette mesure. Un module permet aussi d’utiliser des données de mouvement issues de centrales inertielles (XSens) pour réaliser une étape de dynamique inverse.
Un des points sur lequel nous sommes restés attentifs lors du développement de CusToM est son accessibilité. La sélection des modèles, des méthodes, des données expérimentales, etc. se fait par l’intermédiaire d’interfaces graphiques simples. Nous avons également choisi de laisser une grande liberté aux utilisateurs souhaitant développer leurs propres modèles et méthodes.
CusToM a été utilisé dans différents projets provenant de différents domaines d’application. Pour exemple, pour la prévention des troubles musculo-squelettiques, une méthode a été développée pour estimer des couples articulaires uniquement à partir du mouvement lors de tâches de manutention [1]. Dans le domaine du sport, des études cinématiques et dynamiques ont permis de faire des liens entre la posture en coup droit au tennis et les risques de blessure associés [2]. Une étude dynamique sur CusToM a également permis d’étudier le rôle fonctionnel de l’asymétrie du balancement des bras durant la marche [3].
La librairie CusToM est disponible en libre accès via GitHub (https://github.com/anmuller/CusToM). Plusieurs exemples sous forme de tutoriels sont disponibles pour faciliter la prise en main. N’hésitez pas à tester CusToM et à nous faire remonter vos questions via GitHub.
Publication
Muller, A., Pontonnier, C., Puchaud, P., Dumont, G. (2019). CusToM: a Matlab toolbox for musculoskeletal simulation. Journal of Open Source Software, 4(33), 1-3. https://joss.theoj.org/papers/10.21105/joss.00927
Références
[1] Muller, A., Pontonnier, C., Robert-Lachaine, X., Dumont, G., Plamondon, A. (2020). Motion-based prediction of external forces and moments and back loading during manual material handling tasks. Applied ergonomics, 82, 102935.
[2] Martin, C., Sorel, A., Touzard, P., Bideau, B., Gaborit, R., DeGroot, H., Kulpa, R. (2021). Influence of the forehand stance on knee biomechanics: Implications for potential injury risks in tennis players. Journal of sports sciences, 39(9), 992-1000.
[3] Ó’Reilly, D. (2021). Slow walking synergies reveal a functional role for arm swing asymmetry in healthy adults: a principal component analysis with relation to mechanical work. Gait & Posture, 85, 126-130.
L’auteur
Antoine Muller est maître de conférences à l’Université Claude Bernard Lyon 1 et au Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs (LBMC), UMR_T 9406. Il a effectué sa thèse à l’ENS Rennes (IRISA, UMR 6074) et poursuivi par un post-doctorat à l’Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail à Montréal. Ses activités de recherche portent sur le développement de méthodes et d’outils permettant d’améliorer l’utilisabilité de l’analyse de mouvement, notamment avec l’utilisation de capteurs portables.
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