Coll marche nordique
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Analyse biomécanique de la marche nordique Laetitia Fradet, Mathieu Ménard Maitre de conférences Axe RoBioSS, I.PPRIME, U. de Poitiers [email protected] L.Fradet Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé–»Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 1 Institut PPRIME Unité CNRS-UPR 3346 : Unité du CNRS Champs : Matériaux, Mécaniques et Energétique ~540 employées 24.6M de budget par an 2nd laboratoire français du département d’ingénierie du CNRS Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 2 Equipe RoBioSS Equipe Robotique - Biomécanique - Sport - Santé robotique Conception de mécanismes innovants Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » biomécanique Optimisation du mouvement Ergonomie Prévention de blessures L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 3 Qu’est-ce que la biomécanique? Définition Exploration de la structure et de la fonction des organismes vivants à l’aide des principes de la mécanique rhéologie résistance des matériaux sciencevtt.webs.com Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » mécanique du solide = analyse du mouvement forum-auto.com universe-review.ca L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 4 Qu’est-ce que la biomécanique? Définition Exploration de la structure et de la fonction des organismes vivants à l’aide des principes de la mécanique rhéologie résistance des matériaux sciencevtt.webs.com Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » mécanique du solide = analyse du mouvement forum-auto.com universe-review.ca L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 5 Le système locomoteur système ostéo-articulaire Organes du système locomoteur Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » système nerveux central système musculo-tendineux support Fonction stabilité locomotrice mouvement L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 6 Le système locomoteur système ostéo-articulaire système nerveux central système musculo-tendineux dysfonctions optimisation Organes du système locomoteur support Fonction stabilité locomotrice mouvement Analyse du mouvement Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 7 Analyse du mouvement Cinématique (conséquences) Trajectoires, angles Vitesses, accélérations du corps/des articulations Analyse du mouvement Dynamique (causes) Forces Moments extérieures/aux articulations/musculaires Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 8 Analyse du mouvement Mesure cinématique Lumière infrarouge marqueur trajectoire orientation Rsystème Rterrestre opto-électronique pupin.rs Systèmes optoélectroniques Mesure en laboratoire Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » Capteurs inertiels Mesure en laboratoire et en ambulatoire L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 9 Analyse du mouvement Mesure dynamique plateformes de force capteurs de force nappe de pression mar-systems.co.uk électromyographie Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 10 Analyse du mouvement Modélisation et simulation Toutes les informations ne peuvent-être déduites des mesures e.g. les forces musculaires modélisation musculo-squelettique Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 11 Analyse de la marche nordique Littérature walkingthin.com L.Fradet Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé–»Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 12 Evaluation d’une activité physique Critères d’évaluation d’une activité physique Impact sur le système cardio-respiratoire Impact sur le système locomoteur force musculaire pression sanguine fréquence cardiaque VO2max doctissimo.fr Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » équilibre charges aux articulations arts2science.wordpress.com L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 13 Evaluation d’une activité physique 2 catégories d’activité physique différentes sont recommandées Les APs “aérobiques” ou “d’endurance” qui promeuvent la santé cardiovasculaire Les APs de force et d’assouplissement qui améliorent ou maintiennent la force, l’équilibre Johannes Simon Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 14 Particularités de la marche nordique Caractéristiques du mouvement en marche nordique ► Pas allongés ► Utilisation de bâtons Intéressant pour pouvoir proposer une activité physique aux populations avec des problèmes de stabilité (obèse, prothèses de hanche, du genou etc.) ++ Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 15 Particularités de la marche nordique Caractéristiques du mouvement en marche nordique Mouvements du haut du corps amplifiés Plus de muscles sont activés au cours de l’activité 90% Origine de ces chiffres??? Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 16 Particularités de la marche nordique Caractéristiques du mouvement en marche nordique Mouvements du haut du corps amplifiés Plus de muscles sont activés au cours de l’activité Activité des muscles du bas du corps Activité des muscles du haut du corps Marche nordique = marche Marche nordique > marche conventionnelle conventionnelle p<0.05 Shim et al. 2013 Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 17 Particularités de la marche nordique 2 catégories d’activité physique différentes sont recommandées Les APs “aérobiques” ou “d’endurance” qui promeuvent la santé cardiovasculaire Les APs de force et d’assouplissement qui améliorent ou maintiennent la force, l’équilibre La marche nordique semble remplir les deux demandes pour des populations non-entrainées Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 18 Analyse de la marche nordique Beaucoup d’études scientifiques évoquent des intérêts pour le système cardio-respiratoire en cours d’activité: On noterait une augmentation de ► La dépense énergétique (Henrickson 1993) ► Des calories brulées (Gullstrand et Sveden hag 2001) ► L’aide lactique qui témoigne de l’intensité de l’exercice (Ainer et al. 2004) ► La VO2 (Rogers et al. 1995) ► La fréquence cardiaque (Porcari 1997) ► La pression sanguine (Walter et al. 1996) Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » Dépense énergétique Propriétés cardio-vasculaires L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 19 Analyse de la marche nordique Beaucoup d’études scientifiques évoquent un maintien de bienfaits sur le système cardio-respiratoire : A plus ou moins long terme, la pratique de la MN entrainerait ► Une augmentation des capacités cardio-vasculaires (VO2 max , Stoughton 1992) ► Une augmentation de l’endurance musculaire (Sprod et al. 2005) ► Des changements dans la composition corporelle (Piotrowska 2001) ► Des changements dans les taux métaboliques comme l’index glycémique (Nischwitz et al. 2006) Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 20 Analyse de la marche nordique Des effets positifs ont été montrés pour différents types de : Populations ► ► ► Personnes âgées (Wiech et al. 2010) Femmes âgées (Ossowski et al. 2010) Adolescents (Piotrowska 2001) Patients atteints de ► ► ► ► ► Pathologie cardiaque (Walter et al. 1996) Maladie vasculaire périphérique (Collins 2003) Maladie de Parkinson (Baatile 2000) Diabète (Nischwitz et al. 2006) Cancer du sein (Sprod et al. 2005) Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 21 Analyse de la marche nordique Bienfaits sur la motricité? On noterait des améliorations pour des populations fragiles de: ► Equilibre (Ossowksi et Kortas 2012) ► Force physique (Wiech et al. 2010) Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 22 Analyse de la marche nordique Quid des contraintes articulaires? Les propos des études scientifiques sont contrastés. Certains prédisent : ► ► Une diminution des charges aux articulations des membres inférieurs (Willson et al.; Kim & Cho’s, 2010) Une augmentation des charges aux articulations (Kleindienst et al. 2006; Stief et al. 2006) force Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » force L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 23 Analyse de la marche nordique -analyse biomécaniquewalkingthin.com L.Fradet Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé–»Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 24 Analyse de la marche nordique Analyse réalisée au laboratoire 3 sujets Caméras infrarouges Plateformes de force Marqueurs réfléchissants Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 25 Analyse de la marche nordique Analyse réalisée au laboratoire Trajectoires des marqueurs + Forces sous les pieds Calcul des centres articulaires Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » 3 sujets Calcul des angles intersegmentaires Calcul des forces L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 26 Cinématique des membres inférieurs Sagittal Postérieure - + 0 Frontal Antérieure - Droite Transverse + 0 Gauche - Externe 0 + Interne Bassin + - Hanche - 0 - + (valgus) Genou Rotation externe + 0 0 (varus) + + 0 - - 0 Rotation externe + Rotation interne 0 Rotation interne Flexion dorsale + Cheville - 0 - 0 + Flexion plantaire Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 27 Cinématique des membres inférieurs Marche non pathologique Hanche, plan sagittal 40 degré flexion 20 0 -20 extension 20 40 Pose du pied Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » 60 Décollement du pied 80 %cycle 100 Pose du pied L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 28 Cinématique des membres inférieurs Marche non pathologique degré 60 Hanche, plan sagittal flexion 30 0 extension 20 40 Pose du pied Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » 60 Décollement du pied 80 %cycle 100 Pose du pied L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 29 Cinématique des membres inférieurs Flexion dorsale Marche non pathologique Flexion plantaire 20 flexion dorsale 0 20 40 60 Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » %cycle 100 flexion plantaire -20 Pose du pied 80 Décollement du pied Pose du pied L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 30 Cinématique des membres inférieurs Sujet JYG Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 31 Cinématique des membres inférieurs Sujet JYG Les mouvements du bassin sont amplifiés La flexion de la hanche est amplifiée La flexion des genoux est amplifiée La flexion plantaires des chevilles est amplifiée Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 32 Dynamique des membres inférieurs Sujet PB Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 33 Cinématique des membres inférieurs Sujet PB Les mouvements d’obliquité du bassin et de rotation sont amplifiés L’extension des hanches est un peu amplifiée La flexion des genoux est un peu amplifiée La flexion plantaires des chevilles est amplifiée Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 34 Cinématique des membres inférieurs Sujet RP Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 35 Cinématique des membres inférieurs Sujet RP Les mouvements de rotation sont amplifiés La flexion dorsale des chevilles est diminuée Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 36 Cinématique des membres supérieurs Sujet JYG Sujet PB Sujet RP Les amplitudes de mouvement sont assez similaires pour les 3 sujets. Les mouvements à l’articulation du coude sont assez faibles (~20°) Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 37 Dynamique: application au corps humain Mouvement d’un segment du corps humain Paramètres dynamiques = causes du mouvement translation Forces articulaires représentent les charges subies par les articulations Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » rotation Moments musculaires représentent les activités musculaires L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 38 Dynamique: application au corps humain Puissance aux articulations 𝑃 = 𝑀. 𝜔 Interprétation: ► Le mouvement et le moment vont dans le même sens Le moment contribue au mouvement Génération d’énergie ► Le mouvement et le moment sont de sens contraire Le moment s’oppose au mouvement Absorption d’énergie Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 39 Dynamique: application au corps humain 20 flexion dorsale degré Ex: cheville angle 0 20 40 60 80 flexion plantaire -20 0 puissance %cycle -1 flexion plantaire -2 6 génération W.kg-1 Absorption de puissance: Les muscles « freinent » le mouvement du pied à sa pose puis le mouvement du tibia vers l’avant Nm.kg-1 moment %cycle 100 3 0 Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » %cycle absorption 20 40 60 80 L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 100 40 Dynamique: application au corps humain 20 flexion dorsale degré Ex: cheville angle 0 20 40 60 80 flexion plantaire -20 0 puissance %cycle -1 flexion plantaire -2 6 génération W.kg-1 Forte génération de puissance: Les muscles « créent » le mouvement qui permet de décoller le pied Nm.kg-1 moment %cycle 100 3 0 Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » %cycle absorption 20 40 60 80 L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 100 41 Dynamique des membres inférieurs Sujet JYG La puissance générant la flexion de la hanche est amplifiée La puissance absorbant la flexion des genoux est amplifiée 1. Il y a une puissance générant une flexion plantaire au début du pas. Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 42 Dynamique des membres inférieurs Sujet JYG La puissance générant la flexion de la hanche est amplifiée La puissance absorbant la flexion des genoux est amplifiée 2. La puissance générée pour permettre la flexion plantaire à la fin du pas est diminuée Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 43 Dynamique des membres inférieurs Forces au genou, données de la littérature Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 44 Dynamique des membres inférieurs Sujet PB 1000 Forces à l'articulation du genou (Newton/masse du sujet) 500 1 114 227 340 453 566 679 792 905 1018 1131 1244 1357 1470 1583 1696 1809 1922 2035 2148 2261 2374 2487 2600 2713 2826 2939 3052 0 -500 Force antéro-postérieur genou_X Force medio-latérale genou_Y Force compression genou_Z -1000 -1500 -2000 10 * supérieures aux données de Berlin! Mais attention! ► ► ► Il s’agit d’une estimation La vitesse de marche est supérieure Les mouvements du genou sont bien amplifiés Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » L.Fradet – Colloque Marche Nordique, 19/03/2016 - 45 Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » Merci de votre attention Axe « Robotique, Biomécanique Sport et Santé » ja-drancy.com 46
![Présentation Depistage Biomécanique [Mode de compatibilité]](http://s1.studylibfr.com/store/data/003865149_1-097ebc7d7a76350551df95ea642899e2-300x300.png)
