Soutenance mémoire
LA BIOMECANIQUE CANINE
Outils biomécaniques utilisables pour l’espèce canine
• Situation historique
Jadis, l’anatomie était simplement descriptive. Au fil des siècles, elle est devenue topographique avec l’avènement de la chirurgie, puis elle devint fonctionnelle, notamment avec les avancées dans le domaine de la physiologie. La biomécanique est un des volets de cette anatomie fonctionnelle. La première analyse biomécanique a été effectuée par le physiologiste français Marey en 1878 [90]. Il s’agissait de décomposer le mouvement d’un homme par une technique de chronophotographie. Outre-Manche, Muybridge [50] s’intéressait à la même époque au galop du cheval par l’étude de séries de photographies.
L’invention du cinématographe, puis de la vidéographie a permis de perfectionner l’enregistrement des données. Cependant, l’analyse restait ardue en raison d’un grand nombre de données générées. L’apparition de l’informatique moderne a littéralement révolutionné la discipline en permettant l’analyse systématique des enregistrements, ainsi que le stockage et l’interprétation plus simple des millions de données fournies.
• Outil biomécanique idéal
Avant d’envisager les différents outils et les différentes études biomécaniques, il convient d’établir le cahier des charges et les qualités d’un outil biomécanique « idéal » [3]. Cet outil doit en premier lieu être non invasif, nécessiter le moins d’entraînement, être sans interférence avec l’animal pendant la collecte. De plus, il doit être le plus complet possible, permettant d’étudier la phase d’appui et la phase de soutien, et aussi l’ensemble de la démarche simultanément au cours de foulées successives, et ce pour une locomotion à grande vitesse. Enfin, il doit fournir des données objectives, précises, exactes, reproductibles, fiables, sensibles aux changements de démarche, et en nombre suffisamment important.
Des facteurs plus secondaires comme le coût économique à l’acquisition et à la manipulation, et l’intégration informatique ergonomique ne sont pas à négliger.
Ainsi, les études cinématiques et cinétiques ont été les plus productives jusqu’ici : elles permettent une augmentation de la perception et de l’acuité par rapport au regard humain, tout en comportant moins de biais et en fournissant de nombreuses données.
Cinétique
Le plateau de force est utilisé depuis de nombreuses années, chez l’homme principalement [32, 34, 80], mais également dans le domaine vétérinaire chez le chat [69], la vache [108] et surtout le chien et le cheval .
• Système de mesure
A l’aide d’une surface sensible, les forces à l’appui des membres (soit l’opposé de la force de réaction du sol) sont mesurées, en réalité les forces de l’ensemble « tronc et membre » par l’intermédiaire d’un membre. Le système de mesure est constitué d’une surface rectangulaire, sous laquelle se situent des capteurs de force, un capteur à chaque angle. (voir figure)
D’une part, la surface de mesure doit être rigide, ne présenter aucun basculement lors de l’appui. D’autre part, le plateau proprement dit est recouvert d’une surface couvrante, non glissante, protectrice mais n’absorbant pas les forces. Enfin la surface de contact doit être au même niveau que l’ensemble de la plate-forme d’évolution, elle ne doit pas pouvoir être détectée par l’animal de manière à n’entraîner aucun changement dans sa démarche (altération ou évitement complet).
• Capteurs
Les capteurs utilisés sont des jauges de contraintes ou plus souvent actuellement des capteurs piézo-électriques en quartz. Le quartz a pour propriété physique de générer un influx électrique en réponse à un changement de forme. Autrement dit, le quartz produit un courant électrique proportionnel à sa déformation lorsqu’il est comprimé. Cette propriété est connue sous le nom d’effet piézo-électrique [3]. Le signal émis peut alors être amplifié et transmis à un système d’analyse : un microordinateur. L’analyse consiste en fait à établir une courbe de régression linéaire entre l’influx reçu et la déformation des cristaux.
Les cristaux vont donc mesurer la force selon une direction donnée. L’association de plusieurs cristaux et une orientation précise permettent de mesurer la force appliquée dans les trois directions de l’espace. Ce type de capteur est très sensible pour une étendue large de forces appliquées, il permet un échantillonnage à une fréquence supérieure et accepte une gamme de forces plus large. Ces capteurs sont également plus résistants, plus durables et ne nécessitent pas de recalibration régulière. En revanche, ils ont l’inconvénient de dériver régulièrement, ce qui implique une remise à zéro fréquente du signal.
Le plateau de force est facile à utiliser. Rappelons qu’il est important d’être attentif à la taille du plateau, en raison des problèmes de recouvrement de différents appuis et de sensibilité des mesures à la périphérie du plateau.
Cinématique
La cinématique fournit également des informations intéressantes. En effet, la cinématique s’intéresse à la description du mouvement. Le but est alors de déterminer les trajectoires des différents éléments anatomiques. Il s’agit alors de mesurer les déplacements de ces éléments, afin de les exprimer en terme de position, vitesse et accélération, angulaire et rectiligne. Comme précédemment, le cheval [8, 10, 20, 65, 72, 82, 84, 103, 107, 121] et le chien [1, 12, 40-42, 51, 63, 76, 126] sont les espèces les plus étudiées.
• Simplifications usuelles
Il est cependant impossible de s’intéresser au corps de manière exhaustive et de modéliser parfaitement le mouvement. Les hypothèses couramment formulées sont les suivantes [52]. Les segments corporels sont assimilés à des corps rigides indéformables : ce qui induit une géométrie invariante, et des centres de gravité en un point fixe. Les frottements et les glissements entre les surfaces articulaires sont considérés comme négligeables. Le mouvement des masses molles (muscles et peau) est négligeable et n’affecte pas les propriétés inertielles des segments corporels. Le modèle inertiel, bien qu’approximatif, est supposé valide quelque soit le mouvement réalisé.
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Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie Association des méthodes cinématique et cinétique |
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Table des matières
Table des illustrations
Table des tableaux
LEXIQUE
INTRODUCTION GENERALE
Chapitre 1 PANORAMA GENERAL DE LA BIOMECANIQUE CANINE ET DE L’ANALYSE DE LA DEMARCHE
I. Outils biomécaniques utilisables pour l’espèce canine
A. Cinétique
B. Cinématique
C. Association des méthodes cinématique et cinétique
II. Matériel et méthode classiques
A. Effectif
A. Matériel
B. Manipulations
C. Contrôle de la vitesse
D. Contrôle de la morphologie
III. Variables utilisées
A. Cinétique
1) Variables directes
2) Variables indirectes
B. Cinématique
1) Variables directes
1) Variables indirectes
IV. Objectifs
A. Etude de sujets sains
1) Cinétique
2) Cinématique
B. Variation liée à la vitesse
1) Cinétique
2) Cinématique
C. Variation liée à la taille
1) Cinétique
2) Cinématique
D. Autres variations
1) Cinétique
2) Cinématique
E. Etude de cas pathologiques
1) Cinétique
2) Cinématique
F. Problématique en suspens
1) Cinétique
2) Cinématique
Conclusion du premier chapitre
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