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
uvre
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
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tel.: (33) 1 43 96 70 52;
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