Dynamique inverse

Dynamique inverse
CH II
Dynamique inverse :
Cinématique
(déplacements, vitesses,
accélérations
Moment musculaire
résultant
Anthropométrie
(longueur, masses, CdG,
moments d’inertie)
Force articulaire de
compression
Cinétique
(Force et Moment
externes)
DI
Force articulaire de
cisaillement
Dynamique inverse :
La dynamique inverse est une méthode itérative (de segment en
segment) qui permet d’estimer le moment musculaire résultant et les
deux composantes de l’effort de réaction articulaire à chaque
articulation en conditions statiques ou dynamiques à partir du bilan
des forces du segment proximal ou du segment distal.
La dynamique inverse repose sur :
• Le principe fondamental de la statique si le segment est au
repos dans un repère R
• Le principe fondamental de la dynamique si le segment est en
mouvement par rapport à un repère R
• Le principe d’action - réaction
Anthropométrie (Winter, Allard & Blanchi)
Longueurs segmentaires
Centres de masse
0.129H
0.186H 0.146H 0.108H
0.285H
0.0280
0.4970
0.0160
0.039H
Largeur du pied : 0.055H
HAT = 0.678
0.520H
0.0810
0.377H
0.630H
0.465H
0.870H
Masses segmentaires
0.818H
H
0.936H
0.259H
0.520H
0.130H
Longueur du pied : 0.152H
0.0060
0.1000
0.0465
0.0145
Dynamique inverse :
• Moment musculaire résultant : somme vectorielle des moments
de force développés par chaque muscle agissant autour d’une
articulation.
• Force articulaire de compression :
composante verticale de la force de
réaction articulaire.

F Comp
• Force articulaire de cisaillement :
composante horizontale de la force de
réaction articulaire.
M biceps
M triceps

FCis

M Re s
Les étapes de la dynamique inverse
Dynamique inverse :
uuur
Fy 2
uuur
Fy 3
O3
l2
G3
uuur
aG 2 y
G2
α3
r3
l3
r2
uuur
M 3 uuur
Fx 3
O2
α2
uuur
aG 2 x
uur
γ2
O2
α2
G2
G1
O1
M
uuur
aG1 y
α1
α1
r
P
O1
G1
uuur
M2
uuur
aG1 x
uur
γ1
uuur
Fx 2
Moment résultant estimé par dynamique inverse
(Anthropométrie : Rao et al. 2006)
Puissance :
Notion de puissance : la puissance correspond à la quantité
de travail fournie par unité de temps (unité, Watts (W)) :
W
P
t

W  Pt
Pour des mouvements linéaires, la puissance (d’une force) est égale
au produit de l’intensité de cette force par la vitesse :
P= F· v
Pour des mouvement angulaires, la puissance (d’un moment de
force) est égale au produit de l’intensité de ce moment par la vitesse
angulaire :
P= M · ω
Puissance et mode de contraction musculaire :
Puissance = 0
 isométrique
Puissance > 0
 concentrique
Puissance < 0
 excentrique
Moment résultant estimé par dynamique inverse
Knee
Hip
Angle (rad)
Stance
Stance
Swing
Stance
Swing
0.0
2.0
-0.5
1.5
-1.0
1.0
-1.5
0.5
-2.0
0.0
Flexion
Extension
Flexion
-5
Extension
Flexion
Extension
40
Extensor
Net muscle moment
(N∙m)
Angular velocity
(rad∙s-1)
5
3
1
-1
-3
Concentric
Eccentric
20
10
Extensor
Extensor
20
10
-10
0
-30
0
-20
-40
Net muscle power
(W)
Swing
Ankle
-10
Flexor
-50
Flexor
60
20
20
30
10
10
0
0
0
-30
-10
-10
-60
-20
-20
0
20
40
60
80
100
% of cycle duration
0
20
40
60
80
100
% of cycle duration
Flexor
0
20
40
60
80
100
% of cycle duration