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Introduction

Les êtres humains sont capables de produire une variété de postures et de mouvements et ont la capacité de se déplacer d’un endroit à un autre, c’est-à-dire la fonction locomotrice.C’est la fonction locomotrice. Le catalyseur de ces fonctions est notre système musculo-squelettique qui supporte les charges corporelles et les mouvements des segments du corps. Cette fonction est ancrée dans les principes de la biomécanique humaine. La biomécanique trouve ses principales applications dans les domaines de l’amélioration de la performance du mouvement, de la réduction de la déficience du mouvement ou de l’intervention dans les blessures ou les conditions liées au mouvement. Dans la pratique de la physiothérapie, les concepts de la biomécanique tels que les principes de l’amplitude du mouvement, l’insuffisance active et passive, la règle concave-convexe, la loi des forces, le mouvement et les machines sont appliqués dans les exercices thérapeutiques. De même, la formation à l’ergonomie et la conception d’appareils orthopédiques modernes tels que les aides à la marche avancées sont basées sur l’application du concept de la biomécanique. Par conséquent, la biomécanique est considérée comme l’une des connaissances de base dans la pratique de la physiothérapie pour fournir des soins optimaux pour plusieurs blessures ou conditions liées au mouvement. Par conséquent, je vais commencer par nous présenter certains de ces concepts de biomécanique.

Comment résoudre les problèmes en biomécanique ?

Ayant su que le principe biomécanique a son rôle majeur dans la pratique de la physiothérapie, il est important pour nous de savoir comment résoudre les problèmes en biomécanique. Il y a deux façons d’aborder les problèmes biomécaniques, qui sont l’analyse quantitative et l’analyse qualitative. Dans l’analyse quantitative, nous devons stocker les variables biomécaniques du problème à résoudre et faire une analyse numérique des variables générées. Knudson et Morrison décrivent l’analyse qualitative de la biomécanique comme utilisant l’observation systématique et l’évaluation introspective de la qualité des mouvements humains dans le but de fournir l’intervention la plus appropriée pour améliorer la performance »

Terminologie de base de la biomécanique

La mécanique est une branche de la science qui traite des forces et des effets produits par ces forces. L’application de cette science au système biologique est appelée biomécanique. La biomécanique humaine se concentre sur la façon dont les forces agissent sur le système musculo-squelettique et sur la façon dont les tissus du corps réagissent à ces forces. En utilisant les forces impliquées dans la production de mouvement et de posture, la biomécanique peut être discutée dans le contexte de la biomécanique externe ou interne.

• La biomécanique externe décrit les forces externes sur le segment du corps et leur effet sur le mouvement du corps,
• La biomécanique interne sont les forces générées par les tissus du corps et leur effet sur le mouvement. « Cela comprenait les forces musculaires et les forces dans les os et les articulations qui résultent de la transmission des forces musculaires à travers le squelette ».

Forces externes (biomécanique externe)

Domaine de la mécanique

Il existe deux domaines de la mécanique (biomécanique) à savoir statique et dynamique.

• La statique est une branche de la mécanique qui analyse les corps au repos ou en mouvement uniforme
• La dynamique traite de l’étude des conditions dans lesquelles un objet se déplace. Le concept de dynamique peut être approfondi dans le cadre de la cinématique et de la cinétique.
  • Le concept de cinétique traite du mouvement du corps et de la force qui le fait bouger.
  • La cinématique décrit le mouvement du corps sans tenir compte des forces qui produisent ce mouvement. En cinématique, il y a cinq variables d’intérêt : le type de mouvement ou de déplacement, l’emplacement, la direction, la magnitude et le taux du mouvement ou du déplacement.

Variables cinématiques

Type de mouvement

Le mouvement humain est décrit comme un mouvement général c’est-à-dire une combinaison complexe de composantes linéaires et angulaires du mouvement. Et la plupart du temps, le mouvement humain est analysé comme un mouvement linéaire ou angulaire car ces deux types de mouvement sont fondamentalement considérés comme un mouvement « pur ».

• Le mouvement linéaire est également connu comme un mouvement de translation ou de translation. Dans un mouvement linéaire, toutes les parties du corps se déplacent dans la même direction et à la même vitesse et si ce mouvement se produit le long d’une ligne droite, il est qualifié de linéaire. Le mouvement rectiligne est celui où le mouvement linéaire se produit en ligne droite, le mouvement curviligne est celui où le mouvement se produit le long d’une trajectoire courbe.
• Le mouvement angulaire est décrit comme une rotation qui se produit autour d’une ligne centrale imaginaire appelée axe de rotation.

Le mouvement purement linéaire chez les humains, comme dans la marche, la course et la natation se produit rarement car l’orientation des segments du corps les uns par rapport aux autres change continuellement. Dans des activités comme le patinage et le saut à ski, il peut y avoir de brefs moments de mouvement linéaire pur.

Chez les humains, les mouvements du corps entier sont décrits comme un mouvement général, comme expliqué dans les exemples suivants. Lorsqu’une personne marche, les mouvements de la tête et du tronc sont assez linéaires, mais les mouvements des jambes et des bras sont linéaires et angulaires simultanément lorsque le corps de la personne se déplace vers l’avant. Il en va de même pour le cyclisme, la tête, le tronc et les bras se déplacent de manière assez linéaire, mais les jambes se déplacent simultanément de manière linéaire et angulaire. Le mouvement d’un corps multisegmenté, comme le corps humain, qui implique un mouvement linéaire et angulaire simultané des segments, est habituellement appelé mouvement général.

Magnitude du mouvement

Pour le mouvement angulaire, sa magnitude peut être mesurée en radians ou en degré à l’aide d’un goniomètre. Alors que le mouvement linéaire d’un segment est mesuré par la distance linéaire que l’objet a parcouru et cela peut être évalué avec des outils d’évaluation de la marche comme le test de marche de 6 minutes.

Taux de mouvement

La vitesse ou la vélocité est utilisée pour mesurer le taux de mouvement et le changement de vélocité est l’accélération.

Localisation du mouvement articulaire dans l’espace

Un système de référence commun pour la localisation du mouvement articulaire est celui des plans et axes anatomiques. Un plan de mouvement peut être décrit comme une dimension particulière du mouvement qui passe par une surface plane imaginaire du corps et un axe est une ligne imaginaire autour de laquelle le segment du corps tourne. Il existe trois plans de mouvement dans le corps, à savoir les plans sagittal, frontal et transversal.

• Un plan sagittal a ses axes comme médiolatéral et médio-latéral et est également connu comme axes transversaux
• Les plans frontal (coronal) et transversal ont leurs axes respectivement antéro-postérieur et longitudinal.

Direction du mouvement

La direction du mouvement peut être décrite en fonction de la façon dont le mouvement se produit le long du plan et de l’axe. Lorsqu’un mouvement réduit l’angle articulaire dans le plan sagittal, il est appelé flexion et le mouvement « d’extension » augmente l’angle articulaire. D’autres directions courantes de mouvement dans le plan sagittal sont la dorsiflexion et la flexion plantaire. Le mouvement vers les extrêmes de l’amplitude du mouvement est souvent appelé  » hyper « , comme c’est le cas pour l’hyperextension, et cela se produit également dans le plan sagittal. Le mouvement d’un segment qui s’éloigne de la ligne médiane dans le plan frontal est appelé  » abduction « , tandis que le mouvement de retour vers la ligne médiane est appelé  » adduction « . Les autres directions de mouvement courantes dans ce plan sont l’éversion et l’inversion. Les mouvements courants dans le plan transversal sont la rotation interne et la rotation externe. La pronation et la supination sont également des mouvements courants dans le plan transversal. Il existe d’autres termes directionnels pour aider à décrire la position du segment corporel par rapport à la position anatomique, notamment le supérieur et l’inférieur, qui décrivent la position du corps vers la tête et les pieds, respectivement. De même, les termes antérieur et postérieur peuvent être utilisés pour décrire des objets liés au corps comme l’orientation vers l’avant ou l’arrière du corps, respectivement. Les parties ou le mouvement vers la ligne médiane du corps sont appelés médiaux, tandis que le mouvement ou la position vers les côtés du corps sont latéraux.

Chaîne cinématique

La chaîne cinématique est également appelée chaîne cinétique dans la littérature. Dans une chaîne cinématique ouverte, le degré de liberté décrit le nombre de directions dans lesquelles une articulation permet à un segment du corps de se déplacer et c’est le nombre de coordonnées indépendantes qui est utilisé pour spécifier précisément la position de l’objet dans l’espace. La combinaison des degrés de liberté forme la chaîne cinématique et la chaîne cinématique peut être ouverte ou fermée. Une articulation peut se déplacer indépendamment des autres tandis que dans une chaîne cinématique fermée, une extrémité de la chaîne reste fixe. Levangie et Norkin, ont élucidé que le concept de position de parc ouvert et fermé aide à décrire les mouvements qui ont lieu dans des conditions de port de poids et de non port de poids et il est important de prendre note de ceux-ci lorsque l’exercice doit cibler une seule ou plusieurs articulations.

Un ordre de la chaîne cinétique naturelle implique dans les extrémités supérieures et inférieures implique une tâche biomécanique intégrée qui, lorsqu’elle est altérée, entraîne une sortie biomécanique dysfonctionnelle conduisant à la douleur et / ou une blessure. Par exemple, dans l’épaule, lorsque des déficits existent dans les maillons précédents, ils peuvent affecter négativement l’épaule. Par conséquent, tout en gérant l’épaule, il faut tenter de restaurer tous les déficits de la chaîne cinétique et les séances thérapeutiques doivent suivre des exercices intégrés sur la proprioception, la flexibilité, la force et l’endurance avec l’ordre de la chaîne cinétique.

Le concept cinétique dans l’analyse du mouvement

Alors que le concept cinématique décrit un segment du mouvement d’un corps, le concept cinétique nous donne une idée des forces associées à ce mouvement. Et cela va nous conduire au concept cinétique de l’analyse du mouvement, et je vais commencer par définir ce qu’est la force en biomécanique. La force est un moyen simple de représenter la charge en biomécanique et peut être définie comme l’action d’un objet sur un autre. La force peut être externe ou interne.

Les forces externes sont soit une traction ou une poussée sur le corps qui se produit à partir de sources extérieures au corps et les forces internes sont les forces qui agissent sur les structures du corps et sont générées par les tissus du corps. La force peut modifier la forme d’un objet et peut changer l’état de mouvement de l’objet. La force est également caractérisée par sa magnitude, sa direction et son point d’application. Tous ces facteurs déterminent l’effet de la force sur un objet. De multiples forces agissent sur un objet et il est possible de résoudre ces forces en une seule force « résultante » qui a le même effet que toutes les autres forces agissant ensemble. Le processus de combinaison de ces deux forces ou plus en une seule force résultante est connu sous le nom de composition des forces. Après avoir compris ce qu’est la force, il est essentiel de se pencher sur certaines des lois qui guident l’application de la force.

Levangie et Norkin, ont rappelé qu’il existe trois règles primaires des forces : 1. Une force qui agit sur un segment doit provenir de quelque chose , 2. Tout ce qui entre en contact avec un segment doit créer une force sur ce segment et 3. La gravité est considérée comme ayant un effet de force sur tous les objets.

La loi du mouvement de Newton

La loi du mouvement de Newton décrit l’effet de la force et du mouvement. La première loi du mouvement de Newton, également connue sous le nom de loi de l’inertie (l’inertie est la résistance du corps à changer son état de mouvement), stipule qu’un objet restera au repos ou en mouvement uniforme à moins qu’une force nette déséquilibrée n’agisse sur lui. Le concept de la loi d’inertie de Newton montre que plus la masse d’un objet est élevée, plus la force nécessaire pour le déplacer est importante. Par exemple, pour faire rouler un homme endomorphe (personne ayant un pourcentage élevé de graisse corporelle) sur un fauteuil roulant, il faudra une plus grande force que pour faire rouler un homme ectomorphe (mince). L’analyse statique est un autre domaine dans lequel la première loi du mouvement est appliquée. L’analyse statique est une méthode d’ingénierie pour l’analyse des forces et des moments produits lorsque des objets interagissent. Ce concept est appliqué en biomécanique pour l’estimation des forces inconnues de réaction musculaire et articulaire dans le système musculo-squelettique.

La deuxième loi de Newton stipule qu’une force nette agira sur un objet pour changer son élan en provoquant l’accélération ou la décélération de l’objet. La troisième loi de Newton stipule que pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Une application de ce concept est qu’un athlète sera capable de courir plus rapidement sur une surface en béton par rapport à une surface sablonneuse en raison des forces de réaction au sol opposées qui est nécessaire pour propulser le corps.

Le concept cinétique dans l’analyse du mouvement

Alors que le concept cinématique décrit un segment du mouvement d’un corps, le concept cinétique nous donne une idée des forces associées à ce mouvement. Lorsque nous discutons du concept cinétique de l’analyse du mouvement, nous devons définir la force en biomécanique. La force est un moyen simple de représenter la charge en biomécanique et peut être définie comme l’action d’un objet sur un autre. La force peut être externe ou interne.

• Les forces externes sont soit une traction ou une poussée sur le corps qui se produit à partir de sources extérieures au corps
• Les forces internes sont les forces qui agissent sur les structures du corps et sont générées par les tissus du corps.

La force peut changer la forme d’un objet et peut changer l’état de mouvement de l’objet. La force est également caractérisée par sa magnitude, sa direction et son point d’application. Tous ces facteurs déterminent l’effet de la force sur un objet. De multiples forces agissent sur un objet et il est possible de résoudre ces forces en une seule force « résultante » qui a le même effet que toutes les autres forces agissant ensemble. Le processus de combinaison de ces deux forces ou plus en une seule force résultante est connu sous le nom de composition des forces. Après avoir compris ce qu’est la force, il est essentiel de se pencher sur certaines des lois qui guident l’application de la force.

Levangie et Norkin, ont rappelé qu’il existe trois règles primaires des forces :

1. Une force qui agit sur un segment doit provenir de quelque chose
2. Tout ce qui entre en contact avec un segment doit créer une force sur ce segment
3. On considère que la gravité a un effet de force sur tous les objets.

Le principe de compréhension de la biomécanique du mouvement est une compréhension approfondie de la force, des lois du mouvement de Newton, du travail et de l’énergie.

La loi du mouvement de Newton

La loi du mouvement de Newton décrit l’effet de la force et du mouvement.

La première loi du mouvement de Newton également connue comme la loi de l’inertie (l’inertie est la résistance du corps à changer son état de mouvement), stipule qu’un objet restera au repos ou en mouvement uniforme à moins qu’une force nette déséquilibrée n’agisse sur lui. Le concept de la loi d’inertie de Newton montre que plus la masse d’un objet est élevée, plus la force nécessaire pour le déplacer est importante. Cela signifie qu’un changement de la force résultante est nécessaire pour créer un changement de mouvement. Exemples:

• Pour faire rouler un homme endomorphe (une personne avec un pourcentage élevé de graisse corporelle) sur un fauteuil roulant, il faudra une plus grande force que pour faire rouler un homme ectomorphe (mince).
• Lorsqu’un joueur de football donne un coup de pied au ballon, il modifie la force résultante sur le ballon, pour le faire bouger.
• Un passager dans une voiture se déplace à la même vitesse que la voiture et lorsque la voiture freine soudainement, le passager, s’il ne porte pas de ceinture de sécurité, continuera à avancer à la même vitesse qu’avant que la voiture ne freine.
• Pour soulever un objet lourd, la personne qui soulève doit produire une force ascendante supérieure au poids de l’objet, sinon, il ne bougera pas.

Un autre domaine dans lequel la première loi du mouvement est appliquée est dans l’analyse statique. L’analyse statique est une méthode d’ingénierie pour l’analyse des forces et des moments produits lorsque les objets interagissent. Ce concept est appliqué en biomécanique pour l’estimation des forces inconnues de réaction musculaire et articulaire dans le système musculo-squelettique.

La deuxième loi du mouvement de Newton concerne l’impulsion d’une force. Cette loi stipule qu’une force nette agira sur un objet pour modifier son élan en provoquant l’accélération ou la décélération de l’objet. Elle est également appelée principe de l’impulsion et du momentum et trouve de nombreuses applications dans le sport. La performance sportive concerne l’augmentation et la diminution de la vitesse de mouvement du corps humain ou de l’équipement sportif. Ce principe conduit à l’amélioration de la technique sportive sur la façon dont la quantité de force peut être appliquée plus longtemps par exemple dans le lancer du poids.

La troisième loi de Newton stipule que pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Une application de ce concept est qu’un athlète sera capable de courir plus rapidement sur une surface en béton par rapport à une surface sablonneuse en raison des forces de réaction au sol opposées qui sont nécessaires pour propulser le corps.

Force de contact

La force de contact est un autre type de force. Elle se produit lorsque deux objets sont en contact l’un avec l’autre. Ces forces entre eux peuvent être résolues en réactions de force normale et en friction.

• Force normale – la force est perpendiculaire à la surface dans laquelle deux objets interagissent. Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus.
• Friction – la force qui agit sur des surfaces parallèles.

La connaissance des forces de contact, par exemple, est essentielle dans la conception des chaussures d’athlétisme ou d’entraînement en introduisant une force de frottement pour améliorer les forces de réaction au sol.