Institut de génie biomédical


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Biomécanique biomatériaux/réadaptation

Biomécanique

Les activités de modélisation biomédicale sont concentrées principalement en électrocardiologie et en biomécanique. Elles recoupent des activités déjà décrites sous les deux thèmes Électrophysiologie Cardiaque et Biomécanique/Biomatériaux/Réadaptation.

 Les travaux intègrent le comportement biomécanique des articulations et les données géométriques afin d'évaluer l'état de sollicitation mécanique des articulations. Par exemple, les modèles suivants sont en développement:

  • Modèle du genou pour illustrer les forces en présence et les différents points d'appui dans la structure tri-dimensionelle complexe du genou. Ce modèle peut guider les plans de traitement et l'installation optimale de prothèses.
  • Modèle de la colonne vertébrale pour examiner sur une base tri-dimensionnelle les contraintes sur la colonne dans différentes postures et situations de travail.
  • Modèle de propagation électromyographique et interprétation des électromyogrammes.

Biomatériaux et réadaptation

Les recherches menées dans ce secteur concernent principalement le système musculo-squelettique et le contrôle moteur, et plus spécifiquement les articulations du genou, de la colonne vertébrale et le membre supérieur. Ces recherches menées conjointement avec des orthopédistes (Hôpital Ste-Justine et Hôtel-Dieu de Montréal) et des neurophysiologistes (Institut de Réadaptation de Montréal) visent l'étiologie, le traitement et la réadaptation des maladies articulaires (maux de dos, hernie discale, scoliose idiopathique...), des blessures ligamentaires et des maladies neuromusculaires.

Les projets de recherche en biomécanique sont de nature fondamentale et visent la compréhension du fonctionnement normal des articulations. L'approche utilisée consiste à développer des modèles théoriques en utilisant la méthode des éléments finis. Cette méthode, très puissante en mécanique, requiert des données géométriques et mécaniques des structures biologiques (ligaments, disques, fascia, cartilage, os...). Des techniques de reconstruction 3-D des structures osseuses de la colonne vertébrale et du genou sont actuellement en développement. De même, des méthodes de caractérisation des tissus biologiques ont été développées pour obtenir les propriétés mécaniques.

Toutefois, cette approche mécanique des structures biologiques présente une limite importante; elle ne tient pas compte des éléments vivants: les cellules et les muscles. Les travaux en cours visent donc en priorité la compréhension de la réponse cellulaire (remodelage, adaptation, régénération des tissus) à l'environnement mécanique (gravité, exercice physique, implants...) afin de développer des modèles prédictifs. Il en est de même de l'activité des muscles. À l'heure actuelle, on ne sait pas mesurer in vivo les forces musculaires, et donc comment en tenir compte dans les modèles mathématiques. Nos projets sur la coordination musculaire et le contrôle moteur visent à élucider la question de redondance des muscles et à développer une nouvelle génération de modèle intégrant les muscles.

Modélisation et simulation des articulations

Les principales activités de recherche du secteur Biomécanique/Biomatériaux/Réadaptation sont effectuées au sein du Groupe de Recherche en Sciences et Technologies Biomédicales (GRSTB) et de l'Axe B du Centre FCAR. La programmation scientifique de ces activités est décrite d'une façon plus détaillée dans les rapports annuels du GRSTB et du GRMB.

Les axes de recherche

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