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Issue
Vet. Res.
Volume 31, Number 3, May-June 2000
Page(s) 297 - 311
DOI http://dx.doi.org/10.1051/vetres:2000102
How to cite this article Vet. Res. (2000) 297-311
DOI: 10.1051/vetres:2000102

Vet. Res. 31 (2000) 297-311

Concrete use of the joint coordinate system for the quantification of articular rotations in the digital joints of the horse

Christophe Degueurcea - Henry Chateaua - Viviane Pasqui-Boutardb - Philippe Pourcelota - Fabrice Audigiéa - Nathalie Crevier-Denoixa - Hassen Jerbia - Didier Geigerc - Jean-Marie Denoixa

aUMR INRA-DGER Biomécanique du Cheval, École Nationale Vétérinaire d'Alfort, 94704 Maisons-Alfort Cedex, France
bLaboratoire de Robotique de Paris, Université Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 78140 Vélizy, France
cLaboratoire de Mécanique Physique, CNRS UPRES-A 7052, Université Paris XII Val de Marne, 94000 Créteil, France

(Received 9 February 1999; accepted 21 December 1999)

Abstract:

Abstract - A method is detailed allowing the computation of three-dimensional (3D) joint angles. Each joint of the equine digit is modelled as a sequence of three single axis rotary joints. The Joint Coordinate System was used; it involves a specific sequence of cardanic angles. The decomposition of the angles was chosen so that the three elementary angles coincide with the flexion/extension, passive abduction/adduction and lateral/medial rotations. The algorithms and kinematic procedures were described for the equine front digital joints. This method was tested in vitro on four forelimbs. For each limb, angle values were measured while the member was loaded by a press (from 500 to 6 000 N). These tests were repeated while a wedge raised one part of the hoof (toe, heel, lateral and medial sides) in order to induce modifications of the angular patterns of the joints. This method allowed a precise quantitative determination of 3D joint movements. The modifications occurring with the wedges are clearly identified and confirm some previously published semi-quantitative observations. Moreover, this method provides a way to collect objective data on the functional anatomy of joints and could be used to study connective shoeing thoroughly. It may be directly applied to other species and may be used by researchers interested in discreet articular movements, especially occurring in other planes than the sagittal one.


Keywords: horse / kinematics / digital joint / joint coordinate system / cardanic angles

Résumé:

Utilisation concrète du système de coordonnées articulaires pour la quantification des rotations des articulations du doigt du cheval. Cet article détaille une méthode permettant la mesure des trois composantes anatomiques, en rotation, du mouvement des articulations du doigt du cheval. Ce mouvement a été modélisé par une séquence de rotations autour de trois axes selon le Joint Coordinate System ; les trois angles élémentaires correspondaient aux mouvements de flexion/extension, d'adduction et abduction passifs et de rotations latérale et médiale de l'articulation. Les algorithmes et les procédures de mesure cinématique sont décrits et appliqués aux articulations du doigt antérieur du cheval. Cette méthode a été testée in vitro sur quatre membres thoraciques. Pour chacun, les valeurs des trois angles ont été mesurées durant la mise en charge du membre (de 500 à 6 000 N). Ces tests ont été répétés en élevant alternativement certaines parties du sabot (talons, pince, quartier latéral, quartier médial), de façon à modifier les décours angulaires des articulations du doigt. Cette méthode a permis de mesurer précisément les 3 composantes anatomiques, en rotation, du mouvement articulaire. L'incidence de l'élévation de différentes parties du sabot sur les angles articulaires digitaux a été étudiée ; elle confirme les résultats précédemment acquis par des méthodes semi-quantitatives (radiographie, surface de contacts articulaires). Cette méthode peut être utilisée pour l'étude de l'influence des ferrures orthopédiques sur le comportement des articulations du doigt du cheval. Par ailleurs, elle n'est pas spécifique du cheval mais est directement applicable aux autres espèces animales. Elle peut être mise en \oeuvre par les chercheurs soucieux de mesurer des phénomènes articulaires plus discrets que la flexion dans le plan sagittal.


Mots clé : cheval / cinématique / articulation du doigt / système de coordonnées articulaires / angles cardaniques

Correspondence and reprints: Christophe Degueurce
tel.: (33) 1 43 96 70 52; degueurc@vet-alfort.fr

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