Introduction

Dans l’appareil locomoteur de l’homme, le genou tient un rôle prépondérant dans la marche et l’équilibre du bipède. Il est en recherche constante d’équilibre, ce qui en fait un des organes les plus sollicités du système locomoteur. Il s’en suit qu’il s’agit aussi d’un des éléments subissant le plus de traumatismes (rupture des ligaments, ménisques, …).

Un phénomène traumatisant du genou est associé à l’arthrose (usure du cartilage qui recouvre les extrémités osseuses au niveau d’une articulation.). Dans le cas où une douleur importante et persistante du genou apparaît, on peut envisager une intervention et l’implantation d’une prothèse de genou. Celle-ci n’est pas là pour remplacer le genou, i.e. de l’articulation mais de remplacer uniquement le cartilage (figure 1), là où il est usé tout en conservant le mieux possible l’anatomie du genou, et en particulier ses ligaments : c’est pourquoi il n’y a pas une seule, mais plusieurs prothèses qui s’adaptent aux différentes lésions rencontrées au niveau du genou [1].

Figure 1. Prothèse de genou

Objectif

Dans le cadre des projets ISIFC, on propose ici de modéliser la dynamique du genou à l’aide de la théorie des solides rigides. Dans un second temps, une modélisation éléments finis du genou sera menée avec pour objectifs la modélisation d’un système genou et prothèse pour une meilleure compréhension de l’influence de celle-ci le système biomécanique. Le projet se déroulera selon la démarche suivante :

Recherches bibliographiques :

  • Le genou et les prothèses

  • Anatomie du genou

  • Cinématique du genou

  • Comment modéliser les muscles actifs à l’aide de la théorie des solides rigides ?

  • Dynamique du genou. Influence de la charge appliquée (poids ?) et de sa direction sur ce système (contact avec frottement et/ou glissement)

  • Résolution du système d’équations selon plusieurs conditions initiales.

Rétro-conception (ingénierie inverse)

  • Modélisation à l’aide d’un logiciel de CAO des géométries constitutives de la prothèse