Projet ANR - KAMELEON

Exploitation de masses de données anatomiques internes et externes pour l'étude des structures squelettiques des vertébrés
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Processing of massive internal and external anatomical data for the studying of skeletal structures of vertebrates

Participants

INRIA, contact Lionel Reveret (responsable projet / project leader)
MNHN, contact Sabine Renous
LPBEM, contact Franck Multon
LNRS, contact Pierre-Paul Vidal
lionel.reveret(at)inria.fr


Résumé

La compréhension du fonctionnement des structures squelettiques des vertébrés dans le contrôle moteur et les stratégies adaptatives pour la posture de repos et l'activité motrice est une question clé dans plusieurs domaines de recherche: en anatomie pour la description du vivant, en recherche clinique pour le diagnostique articulaire, en infographie 3D pour l'animation de créatures virtuelles. Toutes les approches partagent le même besoin crucial d'une mesure tridimensionnelle et in vivo correcte des postures et mouvements du squelette. Or, des expertises biomécaniques reconnaissent que les techniques actuelles de calcul géométrique du squelette à partir de marqueurs 3D externes présentent des limites de précision dues au fait que les tissus de la chair et des muscles ne sont pas liés rigidement à la structure osseuse. Le projet KAMELEON vise à analyser et résoudre ces limitations en combinant plusieurs sources de données anatomiques : la cinéradiographie par rayons X pour les strucutres internes, et un flux 3D des déformations de l'enveloppe externe mesuré par un scanner en lumière strucutrée. Le projet rassemble les compétences multidisciplinaires de 4 équipes de recherche, spécialisées dans des aspects complémentaires de l'analyse et la représentation du mouvement en 3D des vertébrés: anatomie (MNHN), biomécanique (LPBEM), recherche clinique (LNRS), animation et analyse vidéo (INRIA, responsable de projet).

Summary

Understanding the functions of the skeletal structures of vertebrates in motor control and adaptive strategies for rest posture and locomotion activity is a key issue in several research domains. In integrative biology, it is necessary to depict anatomy and functional morphology to improve our knowledge of biodiversity. In medicine, clinical research of some malfunctioning needs exact articular diagnostic in normal and transgenic models. In computer sciences, 3D graphics based on natural models is necessary for realistic animation of virtual creatures. All of these approaches share the same crucial need for pertinent three-dimensional and in vivo measurements of postures and motions of the skeleton. However, biomechanical expertise reports that current techniques of geometrical prediction of the skeleton structures from 3D external markers present limitations in accuracy due to the fact that flesh and muscles are not rigidly connected to the bones structure. The KAMELEON project aims at analyzing and solving these limitations by combining different sources of anatomical data : X-ray cineradiography for internal strucutre of the skeleton and a 3D data stream of the deformation of the skin surface, measured by structure light range scanner. The project gathers multidisciplinary skills of 4 research groups, specialized into complementary aspects of the analysis and interpretation of 3D motion of vertebrates: anatomy (MNHN), biomechanics (LPBEM), clinical research (LNRS), animation and video analysis (INRIA, project leader).