Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2117
Les sabots et cyber-sabots dynamometriques :
la conception du statodynamique
Le zeppe e ciber-zeppe dinamometriche :
la concezione dello statodinamica.
Maurice Ouaknine
INTRODUCTION
La posture érigée : contraintes biomécaniques
Introduzione
La postura eretta : costrizioni biomeccaniche
Du point de vue biomécanique, se tenir debout immobile,
c’est maintenir l’équilibre d’un édifice multi-articulé, multi-segmenté intrinsèquement instable.
Cette instabilité s’observe au niveau de chacun des segments
corporels principaux, et dans les appuis au sol. Elle est due
aux irrégularités de commande des muscles qui ont en
charge le maintien postural inter-segmentaire. Mais au niveau de chacune des articulations, des activités posturales
assurent, par épisodes, la réduction des écarts à la posture
choisie.
Le bilan de ces activités, aléatoires ou régulatrices, s ’exprime par le maintien du centre général de Masses corporelles
(CdM) à proximité d ’un placement moyen tel que sa projection verticale tombe à l’intérieur du polygone des appuis
(sustentation) des pieds au sol.
En accord avec les lois de la mécanique générale dans un
champ de pesanteur, pour ne pas chuter, le CdM doit toujours se projeter à l’intérieur du polygone de sustentation.
Ce principe étant admis, la problématique du Posturologue
s’énonce ainsi : Par quelle mécanique musculosquelettique
et par quels contrôles neurologiques le maintien de la station debout est-il assuré ?
Dal punto di vista biomeccanico, tenersi in piedi immobile,
è mantenere l’equilibrio di un’edificio multi-articolato, multi-segmentato intrinsecamente instabile.
Quest’instabilità si osserva al livello di ogni segmenti corporali principali, e negli appoggio sul suolo. E’ dovuta alle
irregolarità di commando dei muscoli che hanno in carico
il mantenimento posturale inter-segmentare. Ma al livello di
ogni articolazione, le attività posturali assicurano, a periodi,
la riduzione dei scarti alla postura scelta.
Il bilancio di queste attività, aleatorie o regolatrici, si esprimono col mantenimento del centro generale di masse corporali (CdM) a prossimità di una sistemazione media tale che
la proiezione verticale cada dentro il poligono degli appoggi
(sostentamento) dei piedi per terra.
Le modèle cybernétique
Il modello cibercinetico
En dépit de leur apparente simplicité les mécanismes qui
permettent à l’homme de se tenir debout n’ont pas encore
été clairement modélisés. C’est que des données vestibulaires, visuelles, proprioceptives, cutanées, contribuent ensemble au contrôle de l’équilibre, en coopération avec les propriétés mécaniques des muscles et du squelette. La modélisation ne pouvait qu’être difficile.
On peut cependant, dans un premier temps, englober toute
cette complexité dans une sorte de « boite noire » dont les
seuls données accessibles à l’expérimentateur sont les Entrées et les Sorties (E/S). L’interdépendance des E/S est
telle que le fonctionnement interne de la « boite » puisse être
assimilable à un système cybernétique rétroactif, i.e un servomécanisme (chaîne fermée). A titre pédagogique, si on ne
considère que la seule modalité proprioceptive (système
A dispetto della loro apparente semplicità, i meccanismi che
permettono all’uomo di tenersi in piedi, non sono ancora
stati chiaramente modelizzati. E’ che i dati vestibolari, visuali, propriocettivi, cutanei, contribuiscono insieme al controllo dell’equilibrio, in cooperazione colle proprietà meccaniche
dei muscoli e dello scheletro. La modelizzazione poteva essere soltanto difficile.
Tuttavia, si puo’, in un primo tempo, conglobare tutta questa
complessità in una specie di « scatola nera » di cui gli unici
dati accessibili all’esperimentatore, sono le Entrate e le Uscite
(E/U). L’interdipendenza delle E/U è tale che il funzionamento interno della « scatola » possa essere assimilabile ad
un sistema cibercinetico retroattivo, i.e un servomeccanismo
(catena chiusa). A titolo pedagogico, se si considera che l’unica modalità propriocettiva (sistema sensori-motore), mentre
In conformità con le leggi della meccanica generale in un
campo di pesantezza, per non cadere, il CdM deve sempre
proiettarsi dentro il poligono di sostentamento.
Questo principio essendo ammesso, la problematica del posturologo si enuncia come segue : con quale meccanica muscolo scheletrica e con quali controlli neurologici il mantenimento della stazione eretta è assicurato ?
Maurice Ouaknine : Ingénieur de Recherche, CHU Timone Marseille . Université de la Méditerranée
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2118
sensori-moteur), alors le système postural se ramène au
schéma de la figure 2.
Sur cette base, comment caractériser un tel système ?
Quelle consigne peut-il exécuter ? Avec quels moyens et performances ?
performanze ?
La plate-forme « Bipode »
La piattaforma « bipode »
La posturologie instrumentalisée s’attache à évaluer la répartition du tonus postural et le réglage des positions inter-segmentaires de l’édifice postural. Mais, in fine, l’interaction
de tous les éléments du système concourent à réaliser un placement ad hoc du CdM.
Dans une analyse ascendante du control postural, les évolutions du CdM, et ses écarts à la consigne, restent facilement
quantifiables.
La résultante au sol de l’interaction des forces gravitaires et
des muscles posturaux s’observe très simplement au moyen
d’une plate-forme de forces sur laquelle le sujet se tient debout. Reste le choix de l’appareillage, des signaux à enregistrer et des paramètres qui rendent compte de l’instabilité.
Il revient en tout premier lieu à l’Association Française de
Posturologie (AFP), l’avantage d’avoir rationalisé (Normes
AFP-85, 99) et popularisé l’examen stabilométrique. Pour
l’étude plus approfondie de ces normes on pourra se référer
utilement à la publication assez complète sur le sujet, dans
les huit leçons de posturologie éditées par l’AFP.[1]
La plate-forme bipode standardisée est constituée d’une plaque de haute raideur supportée par trois détecteurs de force. (Bizzo et al 1985 [2]). Le
barycentre des appuis exercés verticalement
par les pieds du sujet sur la plate-forme (Centre de Pression, CdeP) exprime à la fois la projection verticale du Centre de Masse (CdeM)
et les effets dynamiques des activités Soléaires
qui contrôlent l’inclinaison de ce Centre [3,
4]. A chaque instant (fig. 3) le CdeP est défini
par X, distance au plan sagittal du S. (positif
vers la droite), et Y, distance du CdeP à la
verticale de l’axe inter-malléolaire (positif vers
l’avant). La succession des positions en XY est
enregistrée et dessine un « statokinésigramme »
(STKG, fig.4). Le STKG est une image approchée des déplacements horizontaux du CdeM.
Enregistrer les composantes XY du CdeP permet d’évaluer leur placement moyen Xm et Ym
(fig. 3), et donc de repérer les inclinaisons sagittale et médio-latérale moyennes du S. et par ailleurs
d’évaluer leur instabilité
Cependant, l’analyse sur plate-forme unique [5-10] suppose
une représentation simplifiée du sujet réduite à un pendule
inversée monoarticulé avec une masse non déformable ramenée à son centre de gravité. En réduisant l’individu en un
point (son centre de pression) qui résulte de la réaction au
sol des appuis plantaires, la Posturologie normalisée se prive
de l’information capitale que constitue leur distribution.
La posturologia instrumentalizzata si attaca a valutare la ripartizione del tono posturale e l’aggiustamento delle posizioni
inter-segmentari dell’edificio posturale. Ma in fine, l’interrazione de tutti gli elementi del sistema concorrono a realizzare
una sistemazione ad hoc del CdM.
In un’analisi ascendente del controllo posturale, le evoluzioni del CdM e I scarti alla consegna, rimangono facilmente
quantificabili.
La risultante al suolo dell’interrazione delle forze gravitarie e
di muscoli posturali, si osserva molto semplicemente al mezzo
di una piattaforma di forze sulla quale il soggetto si tiene in
piedi. Rimane la scelta dell’apparecchiatura, dei segnali da registrare e dei parametri che rendono conto dell’instabilità.
Spetta in prima luogo all’Associazione Francese di Posturologia (AFP), il vantaggio di avere razionalizzato (Normes AFP85, 99) e reso popolare l’esame stabilometrico. Per lo studio
più approfondito di queste norme, ci si potra’ riferire utilmente alla pubblicazione abbastanza completa sull’argomento,
nelle otto lezioni di posturologia pubblicate dall’AFP.[1]
La piattaforma bipode standardizzata è costituita da una
placca rigidissima sopportata da tre rivelatori
di forze. (Bizzo et al 1985 [2]). Il baricentro
degli appoggi esercitati verticalmente dai piedi del soggetto sulla piattaforma (Centro di
Pressione, CdP) esprime alla volta la proiezione verticale del Centro di Massa (CdeM) e gli
effetti dinamici delle attività Soleari che controllano l’inclinazione del Centro [3, 4]. Ad
ogni istante, il CdP è definito da X, distanza
al piano sagittale del S. (positivo verso destra),
ed Y, distanza del CdeP alla verticale dell’asse
inter-malleolare (positivo verso l’avanti). La
successione di posizioni in XY è registrata e
disegna uno “statokinesigramma » (STKG,
fig.4). Il STKG è un’immagine avvicinante
dei spostamenti orizzontali del CdM. Registrare le componenti XY del CdP permette di
valutare lo spostamento medio Xm e Ym (fig.
3), e quindi di segnare le inclinazioni sagittali
e medio-laterali medie del S.ed inoltre di valutare la loro instabilità.
Tuttavia, l’analisi su piattaforma unica [5-10] suppone una
rappresentazione semplificata del soggetto ridotta ad un pendolo inversato mono-articolato con una massa non deformabile riportata al centro di gravità. Riducendo l’individuo in
un punto (il suo centro di pressione) che risulta della reazione
al suolo degli appoggi plantari, la posturologia normalizzata
si priva dell’informazione capitale che costituisce la loro distribuzione.
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
il sistema posturale si riporta
al schema della figura 2.
Su questa base, come caratterizzare un tale sistema ?
Quale consegna puo’ eseguire ? Con quali mezzi e
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2119
Les plates-formes jumelles monopodes
Le piatteforme gemelle monopodi
L’usage de deux plates-formes dynamométriques, une par
pied, donnerait un accès quantifiable aux rôles respectifs des
musculatures des chevilles et des hanches dans le contrôle de
l’équilibre du Sujet. en station normale, ou pieds en tandem,
ou pieds en diagonale. Ce que la plate-forme simple bipode
ne sait pas faire.
Winter [11,12] étudie l’usage de deux plates-formes monopodes Gauche et Droite, dotées chacune de quatre capteurs
disposés en rectangle et détecteurs de la contrainte verticale
subie par chacun. Il exprime le CdP de chaque pied relativement au référentiel local gauche et droite et reconstruit les
coordonnées des CdP dans le système corporel général de
références. Il montre que le rôle de chaque musculature (extenseurs/fléchisseurs, inverseurs /éverseurs des chevilles, abducteurs / adducteurs des hanches) peut être estimé par les
coefficients d’intercorrélation établis de façon croisée entre
les excursions entre CdP de monopodes, et relativement aux
excursions de CdP général , d’une part, et entre les valeurs
des appuis au sol Gauche et Droit et à leur somme, poids du
corps d’autre part (les intercorrélations ont été établies sur
16secondes. de stabilogramme). Il déduit de ces intercorréations – en accord explicite avec les enseignements de
l’anatomie fonctionnelle- l’intérêt qu’il y aurait à employer
les plates-formes monopodes pour établir la structure des
coordinations musculaires non seulement chez le S. normal
(sous diverses conditions de posture et d’âge) , mais aussi
chez divers cas neurologiques (cérébelleux, ataxiques) ou
post traumatiques, avant rééducation ou prothèse, et après «
reprogrammations » des automatismes.(des références cliniques sont proposées)
Cette suggestion n’a curieusement pas donné lieu à vulgarisation, apparemment parce que les Chercheurs originaux ne
l’ont pas suffisamment validée, et/ou parce que son développement supposait des investissements nouveaux. En absence
de demande issues des Cliniciens les Industriels n’avaient
pas à engager des investissements coûteux.
Le travail de Winter ne paraît pas préciser que l’appui sous
un pied suppose la détection de l’appui Avant et de l’appui
Arrière sous ce pied (en termes de moments). Ce qui suppose donc quatre plates-formes et non pas deux.
Notre démarche a été d’aller encore plus loin que Winter.
Mais elle s’inscrit dans un cadre plus clinique.
Nous proposons en effet, l’usage de plates-formes « monopodes, bi-pôles », appelées sabots dynamométriques ou cyber-sabots [13,14,15]. Elles sont constituées chacune de 2
plaques d’appui distinctes et indépendantes, (l’une recevant
le talon et l ‘autre l’avant-pied). Leur usage s’averre très instructif particulièrement pour l’analyse des asymétries corporelles et fonctionnelles.
L’uso di due piatteforme dinamometriche, una per piede, darrebbe un’accesso quantificabile ai ruoli rispettivi delle muscolature delle caviglie e delle anche nel controllo dell’equilibrio
del soggetto in stazione normale, o piedi in tandem, o piedi
alla diagonale. Cio’ che la piattaforma semplice bipode non
sa fare.
Winter [11,12] studia l’uso di due piatteforme monopodi Sinistra e Destra, dotate ognuna di quattro cattori disposti a
rettangolo e dettetori della costrizione verticale subita da
ognuno. Esprime il CdP di ogni piede relativemente al referenziale locale sinistro e destro e ricostruisce le coordinate dei
CdP nel sistema corporale generale di riferimenti. Dimostra
che il ruolo di ogni muscolatura (estensori/flessori, inversori/eversori delle caviglie, abduttori/addutori delle anche) puo’
essere valutato dai coefficienti d’intercorrelazione stabili in
modo crocciato tra le escursioni tra CdP di monopdi, e relativamente alle escursioni di CdP generale, da una parte, e
tra i valori degli appoggi al suolo Sinistro e Destro e alla loro
somma, peso del corpo d’altra parte (le intercorrelazioni sono
state stabilite su 16 secondi. Di stabilogramma). Risulta di
queste intercorrelazioni – in accordo esplicito con gli insegnamenti dell’anatomia funzionale- l’interesse che ci sarebbe ad
usare le piatteforme monopodi per stabilire la struttura delle
coordinazioni muscolari non solo dal soggetto normale (sotto
diverse condizioni di postura e di età), ma anche da diversi
casi neurologici (cerebellosi, atassici) o post-traumatici, prima
rieducazione o protesi, e dopo “riprogrammazione” degli automatismi. (riferimenti clinici sono proposti).
La plate-forme standardisée : erreurs et ambiguïtés
La piattaforma standardizzata : errori e ambivalenze
Il est bon de relever ici quelques ambiguïtés et erreurs d’appréciation dans l’analyse des signaux sur plate-forme bipode
E’ buono notare qui alcune ambivalenze ed errori di valutazione nell’analisi dei segnali su piattaforma bipode
Questo suggerimento stranamento non ha dato luogo a volgarizzazione, apparentemente perchè i Cercatori originali non
l’hanno abbastanza validato e/o perchè il suo sviluppo supponeva nuovi investimenti. In assenza di richieste fatte dai clinici, gli industriali non avevano da fare investimenti costosi.
Il lavoro di Winter non sembra precisare che l’appoggio sotto
un piede suppone la detezione dell’appoggio avanti e dell’appoggio dietro sotto questo piede (in termine di momenti).
Cio’ che suppone quindi quattro piatteforme e non due.
Il nostro procedimento è stato di andare ancora più avanti di
Winter. Ma si iscrive in un quadro più clinico.
Proponiamo in effetti, l’uso di piatteforme “monopodi, bipoli”, dette zeppe dinamometriche o ciber-zeppe [13,14,15].
Sono costituite ognuna di 2 placche di appoggio distinti ed
indipendenti, (l’una che riceve il tallone, e l’altra l’avvanpiede). Il loro uso si rivela molto istruttivo specialmente per
l’analisi delle asimmetrie corporali e funzionali.
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2120
1) Problèmes liés au choix des zéros du référentiel
1) Problemi legati alla scelta dei zero del riferenziale
Les normes AFP 85 précisent que le référentiel de mesure
doit être rapporté au centre géométrique du polygone de
sustentation des appuis plantaires (O’ Fig.
5). Dans ce référentiel, le placement moyen
sagittal (Ym) du Centre de forces, pieds
ouverts de 30° (Normes AFP 85) est à environ –30 mm. (O’O).
Le choix des origines préconisé par l’AFP est
logique pour autant que la forme réelle des
pieds et le lieu des appuis soient précisément
connus. Or il est démontré qu’à une erreur
d’une pointure il correspond une erreur de
plus de 4 mm sur la composante sagittale du
CdP.
Par ailleurs, dans la littérature scientifique, ce choix de référentiel n’a pas été retenu. On lui préfère un référentiel attaché à un repère anatomique tel que l’axe malléolaire, qui ne
prend pas en compte la pointure.
Le norme AFP 85 precisano che il riferenziale di misura dev’essere riportato al centro geometrico del poligono di sostentamento degli appoggi plantari (O’ Fig. 5).
In questo riferenziale, la sistemazione media
sagittale (Ym) del Centro di forze, piedi
aperti di 30° (Normes AFP 85) è a circa -30
mm. (O’O).
La scelta delle origini preconizzata dall’AFP
è logica per tanto che la forma reale dei piedi
ed il luogo dell’appoggio siano precisamente
conosciuti. Ora, si è dimostrato che ad uno
sbaglio di numero corrisponde uno sbaglio
di più di 4mm sulla componente sagittale
del CdP.
Inoltre, nella letteratura scientifica, questa scelta di riferenziale non è stato ritenuto. Gli si preferisce un riferenziale attacato
ad un segnale anatomico tale che l’asse malleolare, che non
prende in conto il numero.
2) Distribution des forces podales et centre de forces
2) Distribuzione delle forzi podali e centro di forze
Tel qu’il est illustré ci-dessous
(fig. 6 a), le Centre de Forces
(CdF) donné par la plate-forme
est réalisé par une infinité de
façon par les CdF partiels de
chaque pied. Un appui diagonal talon-gauche, métatarsedroit par exemple réalise le
même placement qu’un appui
diagonal talon-droit, métatarse-gauche. Analyse et interprétation sont ambiguës.
Tale ch’è illustrato qui sotto
(fig. 6 a), il Centro di Forze
(CdF) dato dalla piattaforma
è realizzato da un’infinità di
modi dai CdF parziali di ogni
piede. Un’appoggio diagonale
tallonne-sinistro, metatarsodestro per esempio, realizza lo
stesso spostamento che un’appoggio diagonale tallonne-destro, metatarso-sinistro. Analisi
et interpretazione sono ambiguë.
3) Asymétrie posturale et pied d’appui
3) Asimmetria posturale e piede d’appoggio
Par définition, le pied d’appui supporte la plus grande part
de la charge corporelle. La détermination du pied d’appui
est une donnée capitale pour l’évaluation de l’asymétrie corporelle [16]. Il est généralement déterminé sur plate-forme
par la place du CdP moyen par rapport au plan sagittal du
S.(positif vers la droite). Selon le signe (+/-) de la composante frontale du CdP Xm, le pied d’appui est droit/gauche.
En d’autres termes : le pied d’appui est du même coté que
l’Xm.
Or, de par la disposition des pieds, en ouverture à 30°, les
appuis podaux peuvent très bien réaliser un Xm qui n’est pas
du même coté que le pied d’appui, ainsi qu’il est illustré cidessous (fig. 6b) Le point d’application de la résultante de
deux forces F1 et F2, est donné par l’égalité des moments. Il
se trouve sur la droite qui relie les points d’application de F1
et de F2. On a donc : L1F1=L2F2.
Dans ce cas de figure (6b) , le pied gauche applique au sol
une charge F1 par le talon alors que le pied droit applique
une charge F2 par une extrémité du métatarse . F1 étant
supérieur à F2, c’est un pied d’appui gauche. Or, c’est le
pied droit que, Xm>0, désigne. Il y a incohérence des cotés
du pied d’appui et de Xm. Ces conditions d’incohérences
sont plus improbables pour un positionnement parallèle des
Per definizione, il piede d’appoggio sopporta la più grande
parte del peso del corpo. La determinazione del piede d’appoggio è un dato fondamentale per la valutazione dell’asimmetria
corporale [16]. E’ generalmente determinato su piattaforma
col posto del CdP medio, rispetto al piano sagittale del S. (positivo verso la destra). Secondo il segno (+/-) della componente frontale del CdP Xm, il piede d’appoggio è destro/sinistro.
In altri termini : il piede d’appoggio è dalla stessa parte che
l’Xm. Ora, dal fatto della disposizione dei piedi, in apertura a
30°, gli appoggi podali possono benissimo realizzare un Xm
che non è dalla stessa parte che il piede d’appoggio, cosi come
illustrato qui sotto (fig. 6b). Il punto di applicazione della
risultante di due forze F1 e F2 è dato dall’uguaglianza dei
momenti. Si trova sulla diritta che collega i punti d’applicazione di F1 e di F2. Abbiamo quindi : L1F1=L2F2.
In questo caso di figura (6b), il piede sinistro applica al suolo
un carico F1col tallonne mentre il piede destro applica un
carico F2 con un’estremità del metatarso.
F1 essendo superiore a FS, è un piedi d’appoggio sinistro.
Ora, è il piede destro che, Xm>0, designa. C’è incoerenza
delle parti del piede d’appoggio e di Xm. Queste condizioni
d’incoerenza sono più improbabili per un posizionamento
parallelo dei piedi.
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2121
pieds.
De même pour le cas de la figure 6c où le pied droit est surchargé alors que Xm<0 . Cette incohérence s’explique par
une localisation des charges sur des bords de pieds opposés.
Le CdP se trouve translaté vers la gauche.
Ces données ainsi que toutes les observations précédentes
ont largement motivé notre choix vers l’adoption d’une
autre dynamométrie des appuis podaux.
Allo stesso per il caso della figura 6c ove il piede destro è
sovracaricato mentre l’Xm<0 . Questa incoerenza si spiega
da una localizzazione dei carichi sui bordi di piedi opposti. Il
CdP si trova translatato verso sinistra.
Questi dati cosi come tutte le osservazioni precedenti hanno
largamente motivato la nostra scelta verso l’adozione di un’altra dinamometria degli appoggi podali.
Matériel et méthodes
Materiale e metodi
Les sabots dynamométriques : quelques propriétés
Le zeppe dinamometriche : qualche proprietà
La conception des cyber-sabots s’est appuyé sur un cahier
des charges avec les exigences suivantes :
- Compatibilité totale avec la plate-forme aux normes AFP
85, AFP 99
- Asymétries frontales : détermination non ambiguë du pied
d’appui indépendamment de la disposition des sabots et du
placement des pieds sur les sabots.
- Asymétries sagittales : obtention de la composante sagittale moyenne du centre de force de chaque pied, dans le référentiel local, indépendamment de la disposition des sabots
et du placement des pieds sur les sabots.
- Les mesures doivent être naturellement rapportées aux
pieds. En fait, la plate-forme simple possède son propre référentiel qu’il faut faire coïncider avec celui des pieds, alors
qu’en toute circonstance, le référentiel des sabots est attaché
aux pieds. De ce fait, il est facile de choisir le zéro sur un
point anatomique précis, comme l’axe malléolaire, la base
des talons, etc.
- Appliquer les descripteurs normalisés aux mesures de chaque sabot.
- Possibilité de pratiquer des mesures hors normes avec une
disposition quelconque des pieds
- Coût, robustesse, fiabilité, légèreté, compacité, portabilité,
simplicité d’utilisation
Le placement moyen du CdP et sa lisibilité
Si la composante médio latérale moyenne (Xm) ne pose pas
problème quant à son interprétation s’agissant d’une asymétrie frontale (Xm = 0 = symétrie parfaite),
il n’en est pas de même de la composante
antéro-postérieure (A/P) Ym qui est fonction de l’inclinaison du sujet. Cette donnée
n’a pas une lecture aussi claire quant à sa
normalité. Nous avions fait l’hypothèse vérifiée par la suite- qu’en posture orthostatique, une inclinaison confortable devrait
se traduire par une distribution équilibrée
de la charge du pied entre le talon et l’avantpied . La « parfaite » normalité orthostatique serait alors caractérisée par une répartition équitable de la charge totale sur les 4
appuis. Si c’est l’équipartition qui est recherchée dans le contrôle de la posture (variable contrôlée), le travail des muscles posturaux qui assurent l’inclinaison Ad hoc, n’en serait que le
moyen ou la conséquence.
La concezione delle ciber-zeppe si è appoggiata su un libretto
di carichi con le seguenti esigenze :
- compatibilità totale con la piattaforma alle norme AFP 85,
AFP 99
- asimmetrie frontali : determinazione chiara del piede d’appoggio indipendentemente della posizione delle zeppe e della
sistemazione dei piedi sulle zeppe.
- Asimmetrie sagittali : ottenzione della componente sagittale
meedia del centro di forze di ogni piede, nel referenziale locale, indipendentemente della disposizione delle zeppe e della
sistemaazione dei piedi sulle zeppe.
- Le misure devono essere naturalmente riportate ai piedi. Infatti, la piattaforma semplice possiede il proprio referenziale
che bisogna fare coincidere con quello dei piedi, allorchè in
ogni circostanza, il referenziale delle zeppe è attacato ai piedi.
Di fatto, è facile scegliere lo zero su un punto anatomico preciso, come l’asse malleolare, la base dei calcani, ecc.
- Applicare i descritori normalizzati alle misure di ogni zeppa.
- Possibilità di praticare misure fuori norma, con una disposizione qualunque dei piedi.
- costo, robustezza, fiabilità, leggerezza, compatezza, portabilità, semplicità di uso.
La sistemazione media del CdP e la sua leggibilità
Se la componente medio laterale media (Xm) non pone
problema in quanto alla sua interpretazione tratandossi di
un’asimmetria frontale (Xm = 0 = simmetria perfetta), non neva di stesso della componente antero-posteriore (A/P) Ym ch’è
funzione dell’inclinazione del soggetto.
Questo dato non ha una lettura tanto chiara in quanto alla normalità. Abbiamo fatto
l’ipotesi – in seguito verificata- che in postura ortostatica, un’inclinazione confortevole
dovrebbe tradursi con una distribuzione
equilibrata del carico del piede tra tallone e avvanpiede. La « perfetta » normalità
ortostatica sarebbe allora caratterizzata da
una giusta ripartizione del carico totale sui
4 appoggi. Se è l’equo partizione che va ricercata nel controllo della postura (variabile
controllata), il lavoro dei muscoli posturali
che assicurano l’inclinazione Ad hoc, ne sarebbe soltanto il
mezzo o la conseguenza.
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2122
Zone de Texte: XT
Pour s’opposer au moment de chute gravitaire dû à une inclinaison du S., la contraction du soléaire, doit être capable
de développer un couple C de rappel élastique anti-gravitaire autour de la cheville. Ce couple se traduit au niveau du
pied par un moment qui tient compte des appuis du talon et
de l’avant-pied et des lieux de leur exercice par rapport à
l’axe malléolaire (fig. 7).
L’abscisse de la résultante des forces est donnée par : CdP =
(Xt.Ft + Xa.Fa) / Fp avec Ft force exercée par le talon (abscisse Xt), Fa force exercée par l’avant-pied (abscisse Xa) et
Fp = (Fa+Ft). 2 situations remarquables sont à considérer :
i) Inclinaison nulle, i.e CdP = 0. On a : Ft = -Xa.Fa / Xt.
Pour fixer les idées, si Xt = -3Cm et Xa = 12Cm ( pointure
de 41), on a alors Ft = - 12.Fa/- 3 = 4.Fa. Le talon exerce
dans ce cas, sur le sol 4 fois plus de force que l’avant-pied. Ft
= 4.Fp/5 et Fa = Fp/5.
ii) Equilibre des appuis, i.e Fa = Ft = Fp/2. Calculons CdP
qui vérifie cette égalité. On a : (Xt.Fp + Xa.Fp)/ (2.Fp) =
(Xt+Xa)/2. On a donc numériquement : CdP= (-3 + 12) / 2
= 4,5 Cm. Ce résultat qui exprime une inclinaison correspondant à une charge égale du talon et de l’avant-pied ( CdP
en avant de l’axe malléolaire) est en accord avec les données
de la recherche.
Per opporsi al momento della caduta gravitaria dovuto ad
un’inclinazione del S., la contraziole del soleare, dev’essere
capace di sviluppare una coppia C di richiamo elastico antigravitario attorno alla caviglia. Questa coppia si traduce al livello del piede con un momento che tiene conto degli appoggi
del tallone e dell’avvanpiede e dei luoghi del loro esercizio rispetto all’asse malleolare.
L’ascissa della risultante delle forze è data da : CdP = (Xt.Ft
+ Xa.Fa) / Fp con Ft forza esercitata dal tallonne (ascissa Xt),
Fa forza esercitata dall’avvanpiede (ascissa Xa) e Fp = (Fa+Ft).
2 situazioni notevoli sono da considerare :
i) Inclinazione nulla, i.e CdP = 0. Si ha : Ft = -Xa.Fa / Xt. Per
fissare le idee, se Xt = -3Cm e Xa = 12Cm ( piede 41), si ha
allora Ft = - 12.Fa/- 3 = 4.Fa. Il tallone esercita in questo caso,
per terra, 4 volte più forze che l’avvanpiede. Ft = 4.Fp/5 et
Fa = Fp/5.
Principe de reconstruction du CdP général à partir des
CdP partiels
Principio di ricostruzione del CdP generale a partire dei
CdP parziali
Les sabots dynamométriques produisent chacun des informations locales que la plate-forme ne peut produire alors
que leur « collaboration » produit un posturogramme identique à celui de la plate-forme
[15.]. La construction du posturogramme dans le système
corporel général de références
s’effectue selon les étapes suivantes (fig. 8) :
1) expression dans le référentiel
monopode des deux posturogrammes locaux à partir des
informations de force des appuis talon et avant-pied
Le zeppe dinamometriche producono ognune informazioni
locali che la piattaforma non puo’ riprodure mentre la loro
« collaborazione » produce un
posturogramma identico a
quello della piattaforma. La costruzione del posturogramma
nel sistema corporale generale
di riferimenti si fa secondo le
seguenti tape :
2) expression des posturogrammes dans le référentiel général en tenant compte de la position et de l’orientation relative des sabots (opération mathématique de translation et
rotation des repères locaux)
2) espressione dei posturogrammi nel referenziale generale tenendo conto della posizion e dell’orientazione relativa (operazione matematica di translazione e rotazione dei segni locali.
3) construction du posturogramme général selon les lois de
la mécanique (centre des forces locales).
Quelques usages hors normes des Cyber-Sabots
ii) Equilibrio degli appoggi, i.e Fa = Ft = Fp/2. Calcoliamo CdP che controlla quest’equita’. Si ha : (Xt.Fp + Xa.Fp)/
(2.Fp) = (Xt+Xa)/2. Abbiamo quindi numericamente : CdP=
(-3 + 12) / 2 = 4,5 Cm. Questo risultato che esprime un’inclinazione corrispondente ad un carico uguale del tallone e dell’avvanpiede (CdP in avanti dell’asse malleolare) è in accordo
con i dati della ricerca.
1) espressione nel riferenziale
monopodo dei due posturogrammi locali a partire delle informazioni di forza degli appoggi talonne e avvantpiede
3) Costruzione del posturogramma generale secondo le leggi
della meccanica (centro di forze locali).
Alcuni usi fuori norme delle ciber-zeppe
a) Disposition libre des sabots
a) Disposizione libera delle zeppe
Certains examens posturologiques requièrent
un placement des pieds non standardisé (exemple figure 9). Chez le sportif notamment, dont
l’analyse posturale peut être capitale pour parfaire son geste. C’est par exemple le cas des tireurs à l’arc ou au pistolet, du golfeur etc. Si on
Alcuni esami posturologici richiedono una sistemazione non standardizzata dei piedi (esempio fig 9). Dallo sportivo particolarmente, di
cui l’analisi posturale puo’ essere capitale per rifinire il gesto. E’ per esempio il caso dei tiratori
all’arco o pistola, del golfista, ecc. Se si conosce
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2123
connaît parfaitement la disposition relative des deux sabots,
il est possible de reconstruire le CdP général. Le logiciel dédié est capable de résoudre ce type de problème à partir de 3
données métriques relevées entre les coins internes des sabots gauche et droit. Mais une option électronique permet
par triangulation de résoudre en temps réel ce problème
[16]
perfettamente la disposizione relativa delle zeppe, è possibile
ricostruire il CdP generale. Il software dedicato è capace di
risolvere questo tipo di problema a partire di 3 dati metrici
rilevati tra i cunei interni delle zeppe sinistra e destra. Ma
un’ozione elettronica permette con triangolazione di risolvere
in tempo reale questo problema.
b) Posture dynamique
b) Postura dinamica
Il est communément admis qu’un examen postural en situation instable est de nature à mettre en évidence le rôle
d’autres mécanismes et entrées sensorielles que ceux impliqués dans la posture orthostatique immobile (boucles réflexes plus ou moins longues, canaux semi-circulaires etc.).
L’usage du plateau instable à un degré de liberté [18] permet un tel examen. Généralement, les expérimentateurs,
placent le plateau instable sur une plate-forme de forces qui
sert alors de transducteur de déplacement du pivot qui roule
quand le sujet s’incline.
Cette méthode est critiquable en ce quelle ne donne pas directement accès aux forces d’équilibration - au niveau des
pieds- mises en action par une intense activité
des muscles de la jambe. Les oscillations «
propres » du plateau masquent ou filtrent les
oscillations du pendule inversé. La stratégie
d’équilibration échappe donc en partie à l’expérimentation.
L’intérêt de placer les sabots sur le plateau
instable (fig. 10) est double : i) accès directe
(sans intermédiaire) à la dynamique d’équilibration, ii) recueil séparé de la dynamométrie monopodale, permettant ainsi d’apprécier la contribution de chaque pied à la stratégie d’équilibration . Ce point est crucial s’agissant de sujets atteints de pathologies vestibulaires.
E’ comunemente ammesso che un’esame posturale in situazione instabile è di natura à evidenziare il ruolo di altri meccanismi ed entrate sensoriali che quelli implicati nella postura
ortostatica immobile (anelli riflessi più o meno lunghe, canali
semi-circolari, ecc). L’uso del piatto instabile ad un grado di
libertà permette un tale esame. Generalmente, gli esperimentatori, piazzano il piatto instabile su una piattaforma di forze
che serve di trasduttore di spostamento del perno che rotola
quando il soggetto si china.
Cyber-Sabots : quelques descripteurs spécifiques
Ciber-Zeppe : alcuni descrittori specifici.
En plus des paramètres des normes AFP applicables par
ailleurs aux données de chaque sabots, nous avons proposé
un certain nombre de descripteurs dont les plus pertinents
concernent les différents types d’asymétrie :
In più dei parametri delle norme AFP applicabili inoltre ai
dati di ogni zeppe, abbiamo proposto un certo numero di
descrittori di cui i più pertinenti riguardano i diversi tipi di
asimmetrie :
a) Asymétrie des appuis
a) Asimmetria degli appoggi
La répartition moyenne de la charge pondérale sur les 4 appuis permet de caractériser une asymétrie de charge frontale
( balance bi-podale ) qui renseigne sur le pied d’appui, et
une asymétrie de charge sagittale
pour chaque pied (balance monopodale). Les résultats sont
donnés en pourcentage du poids
total (fig.11). Le diagramme des
asymétries orthostatiques permet
une lecture rapide des asymétries
dans les deux conditions expérimentales (fig 12)
La ripartizione media del carico ponderale sui 4 appoggi
permette di caratterizzare un’asimmetria di carico frontale
(bilancia bi-podale) che informa sul piede di appoggio, ed
un’asimmetria di carico
sagittale per ogni piede
(bilancia monopodale). I
risultati sono in percentuale del peso totale. Il diagramma delle asimmetrie
ortostatiche permette una
lettura rapida delle asimmetrie nelle due condizioni
esperimentali
Questo metodo è critichevole perchè non da direttamente accesso alle forze di equilibrazione –al livello dei piedi- messe in
azione da un’intensa attività dei muscoli della
gamba. Le oscillazioni « proprie » del piatto
mascherano o filtrano le oscillazioni del pendolo inversato. La strategia di equilibrazione
sfugge in parte all’esperimentazione.
L’interesso di mettere le zeppe sul piatto instabile è doppio : accesso diretto (senza intermediario) alla dinamica di equilibrazione, raccolta
separata della dinamometria monopodale, che
permette cosi di valutare il contributo di ogni
piede alla strategia di equilibrazione. Questo
punto è cruciale trattandosi di soggetto affetti da patologie
vestibolari.
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2124
b) Indice des placements moyens (IPM)
b) Indizio dei posti medi (IPM)
Indépendamment de leurs charges, les deux pieds peuvent
réaliser une inclinaison tibiale différente (fig. 11) signalée
par l’inégalité de leur balance podales (répartition sur les
appuis avant et arrière). La pente de la droite qui relie les
placements des CdP locaux par rapport à l’horizontale
(IPM) renseigne le clinicien sur d’éventuelles torsions du
bassin. Dans l’exemple de la figure 11, la jambe gauche exerce une force Fg (54% de la charge totale) avec une inclinaison Ag alors que la jambe droite exerce une force Fd (46%)
avec une inclinaison Ad, tel que Fg> Fd et Ag<Ad. Or, la
force de rappel soléaire est proportionnelle à Fi.Ai (i,g/d).
Est-ce pour maintenir une répartition égale du tonus des
deux jambes que Ad>Ag ? C’est une hypothèse à vérifier !
Indipendentemente dei loro carichi, i due piedi possono realizzare un’inclinazione tibiale diversa segnalata dall’inegualità
della loro bilancia podale (ripartizione sugli appoggi avanti e
dietro). La penta della destra che collega la sistemazione dei
CdP locali rispetto all’orizzontale (IPM) informa il pratico
su evventuali torsioni del bacino. Nell’insieme della figura
11 , la gamba sinistra esercita una forza Fg (54% del carico
totale) con un’inclinazione Ag mentre la gamba destra esercita una forza Fg (46%) con un’inclinazione Ad, tale che
Fg> Fd e Ag<Ad. Ora, la forza di ricchiamo soleare è proporzionale a Fi.Ai (i,g/d). E’ per mantenere una ripartizione
uguale del tono delle due gambe che Ad>Ag ? E’ un’ipotesi
da controllare !
c) Tactique du pied : notion de « Pied Pilier » et
de « Pied Ballant ».
c) Tattica del piede : nozione di « Piede Pilier » et
de « Pied Ballant ».
La comparaison des posturogrammes de chaque pied fait
apparaître indiscutablement une asymétrie – accentuée souvent par l’examen dynamique- dans la répartition du tonus
tricipital de chaque pied, même chez le sujet sain. On observe généralement un pied dont l’activité posturale est plus
« expressive » que l’autre. Selon le degré d’asymétrie, nous
avons qualifié de « Pied Ballant »(ou de « Pied Moteur ») le
pied le plus actif et de « Pied Pilier » (ou de « Pied Pivot »),
le pied le plus « silencieux ».[19] le type d’asymétrie que nous
observons, à priori, non lié à des troubles fonctionnels, relèverait plutôt d’une stratégie de régulation de l’assiette posturale à la manière d’un trépied. Selon nos observations, le «
Pied Pilier », n’est pas forcément le « Pied d’Appui ». En
d’autres termes, la surcharge d’un pied ne réduit pas toujours son activité. Les 4 combinaisons possibles entre les cotés du X moyen et du « Pied Pilier » ont été observés chez
une population « normale ». Pour quantifier la différence de
travail d’un pied par rapport à l’autre, nous proposons la
variable IVV qui exprime une différence d’énergie en ce
qu’elle fait intervenir le carré de vitesses (variance de la vitesse : VV). Ce paramètre vitesse, n’a curieusement pas été
préconisé par les normes AFP probablement en raison de la
bande passante réduite du signal (0 à 2,5 Hz) qui le rendait
peu discriminent. Avec une largeur de bande de 20 Hz, ce
descripteur prend alors une toute autre dimension. C’est un
descripteur du tonus et de la raideur des jambes [20,21 ]
IVV est centrée et réduite. Elle exprime la différence relative
entre les Variances de Vitesse pied Droit (VVD) et pied
Gauche ( VVG) : IVV= ( VVD-VVG ) / ( VVD+VVG ) :
IVV peut varier de – 1 à + 1.
La confrontazione dei posturogrammi di ogni piede, mette in
evidenza indiscutabilmente un’asimmetria- accentuata spesso dall’esame dinamico- nella ripartizione del tono tricipitale
di ogni piede, anche per il soggetto sano. Si osserva generalmente, un piede di cui l’attività posturale è più « espressiva »
dell’altro. Secondo il grado di asimmetria, abbiamo qualificato di “Piede ciondolante” (o di “Piede Motore”) il piede
più attivo e di “Piede Palo” (o di “Piede Perno », il piede più
« silenzioso ».[19] il tipo di asimmetria che osserviamo, a
priori, non legata a disturbi funzionali, rileverebbe piuttosto
di una strategia di regolazione del piatto posturale al modo
di un treppiede. Secondo le nostre osservazioni, il « Piede
Palo » non è necessariamente il « Piede d’appoggio ». In altri
termini, il sovraccarico di un piede non diminuisce sempre la
sua attività. Le 4 combinazioni possibili tra i lati dell’X medio
e del « Piede Palo » sono state osservate per una popolazione
« normale ». Per quantificare la differenza di lavoro di un piede rispetto all’altro, proponiamo la variabile IVV che esprime
una differenza di energia in quanto fa intervenire il quadrato delle velocità (varianza della velocità : VV). Stranamente, questo parametro velocità non è stato preconizzato dalle
norme AFP probabilmente in raggione della banda passante
ridotta del segnale (0 à 2,5 Hz) che lo rendeva poco discriminente. Con una larghezza di banda 20 Hz, questo descrittore
prende allora una tutt’altra dimensione. E’ un descrittore del
tono e della rigidità delle gambe [20,21 ]
IVV è centrata e ridotta. Esprime la differenza relativa tra
le Varianze di Velocità piede Destro (VVD) e piede sinistro
(VVG) : IVV= ( VVD-VVG ) / ( VVD+VVG ) : IVV puo’
variare da 1 a + 1.
d) Inter corrélation croisée des stabilogrammes
gauche et droit.
d) Intercorrelazione incrocciata dei stabilogrammi
sinistro e destro.
L’intercorrélation entre les stabilogrammes (A/P de préférence) des pieds gauche et droit détermine le degré de coordination des oscillations des 2 jambes autour de leur cheville. On peut aussi parler de degré de couplage entre les 2
axes malléolaires. C’est la valeur maximale qui est à considérer. Elle apparaît généralement au délai zéro de l’intercorrélation. La valeur maximale « 1 », signifie un couplage par-
L’intercorrelazione tra i stabilogrammi (A/P di preferenza)
dei piedi sinistro e destro determina il grado di coordinazione delle oscillazioni delle due gambe attorno alle caviglie. Si
puo’ anche parlare di grado di accoppiamento tra i due assi
malleolari. E’ il valore massimo che dev’essere preso in conto. Appare in genere al termine zero dell’intercorrelazione. Il
valore massimo “1” significa un’accoppiamento perfetto men-
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2125
fait alors que la valeur zéro, une totale indépendance des 2
pieds. Un maximum peut cependant apparaître pour un délai différent de 0. On a alors un déphasage avant ou arrière
(selon le signe du délai) entre l’activité des pieds. Chez les
sujets « normaux », le coefficient de couplage tend à augmenter les yeux fermés.
tre il valore zero, una totale indipendenza dei due piedi. Un
massimo puo’ tuttavia apparire per un termine diverso di 0. Si
ha allora uno sfasamento avanti o indietro (secondo il segno
del termine) tra l’attività dei piedi. Dai soggetti « normali »,
il coefficiente di accoppiamento tende ad aumentare a occhi
chiusi.
e) Stabilogramme des appuis diagonaux (fonction du temps)
e) Stabilogramma degli appoggi diagonali (funzione del tempo)
Les travaux de posturologie chez le quadrupède, ont montré
que les axes diagonaux des appuis jouaient un rôle privilégié
dans le contrôle postural. L’hypothèse qu’il pourrait subsister chez l’homme des traces de cette organisation, nous a
conduit à proposer un indice temporel qui exprime la différence entre les charges diagonales : (avant-pied droit + talon
gauche) – (avant-pied gauche + talon droit)
I lavori di posturologia dal quadrupeda, hanno dimostrato
che gli assi diagonali degli appoggi giocavano un ruolo privilegiato nel controlo posturale. L’ipotesi che potrebbero sussistere dall’uomo, traccie di quest’organizzazione, ci ha condotti a proporre un’indice intemporale che esprime la differenza
tra i carichi diagonali : (avvanpiede destro + tallone sinistro)
– (avvanpiede sinistro + tallone destro).
RESULTATS
RISULTATI
Nous présentons ici quelques résultats qui soulignent l’apport de la posturologie monopodale bipolaire, à la compréhension des mécanismes sensori-moteurs impliqués dans la
posture orthostatique.
Presentiamo qui alcuni risultati che sottolineano l’apporto
della posturologia monopodale bipolare, alla comprensione
dei meccanismi sensori-motori implicati nella postura ortostatica.
Tactique du pied chez une population de 66 enfants
Tattica del piede da una popolazione di 66 bambini
La première étude réalisée sur une population de 66 enfants
de la classe d’age 8/9 ans sur sabots a été conduite par Bourgeois [22].
Contre toute attente, l’analyse de la tactique du pied ne nous
a pas permis d’établir une cohérence statistiquement significative entre le «Pied Pilier » et le Pied
d’Appui » : « Appui » et « Pilier »
ne sont forcément du même coté.
Nous illustrons ces singularités
inédites par 6 posturogrammes
démonstratifs pris sur les 132 enregistrements de l’effectif dans
les deux conditions visuelles
(fig.13).
Cette étude révèle aussi, une prédominance statistique des appuis
diagonaux talon-gauche, avant-pied-droit, puisque la ligne
des appuis « pied gauche - pied droit » fait un angle positif
par rapport à ligne bi-maléolaire, et un pied ballant droit
puisque la variance de vitesse des excursions sagittales du
pied droit est supérieure à celle du pied gauche :
Il primo studio realizzato su una popolazione di 66 bambini
della classe di età 8/9 anni su zeppe è stata condotta da par
Bourgeois [22].
Contro ogni attesa, l’analisi della tattica del piede non ci ha
permesso di stabilire una coerenza statisticamente significativa tra il « Piede Palo » e il
« Piede d’appoggio » : « Appoggio » e « Palo » non sono necessariamente dalla stessa parte.
Illustriamo queste particolarità
inedette con 6 posturogrammi
dimostrattivi presi sulle 132
registrazioni dell’effettivo nelle
due condizioni visuali (fig.13).
Questo studio rivela anche, una
predominanza statistica degli
appoggi diagonali tallone-sinistro, avvanpiede-destro, poichè la linea degli appoggi « piede
sinistro-piede destro » fa un’angolo positivo rispetto alla linea
bimalleolare, e un piede penzolante destro poichè la varianza
di velocità delle escursioni sagittali del piede destro è superiore a quella del piede sinistro :
a) condition yeux ouverts (YO) :
• IVV = 0,226 +/- 0,198
• IPM = 12,08° +/- 5,11°
a) condizione occhi aperti (OA) :
• IVV = 0,226 +/- 0,198
• IPM = 12,08° +/- 5,11°
b) Yeux fermés (YF).
• IVV = 0,234 +/- 0,18
• IPM = 12,59° +/- 5,33°
b) Occhi chiusi (OC).
• IVV = 0,234 +/- 0,18
• IPM = 12,59° +/- 5,33°
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2126
Statistiques de base et comparaisons chez une population de 61 jeunes recrues de l’armée
Statistiche di base e confrontazioni per una popolazione di 61 giovani reclute dell’esercito
Cette étude porte sur une population de 61 jeunes adultes
(50 Droitiers et 11 Gauchers) consentants et non rétribués,
issus d’une sélection multi factorielle de recrutement militaire (SIGYCOP)
Age : 17-27 ; moyenne = 20,42 ans .
les sujets ont été soumis à un examen posturographique sur
« Cyber-Sabots » de la société IN-TECH le même jour.
Chaque examen, pratiqué en champ libre (sans cabine),
était constitué d’un enregistrement YO et d’un enregistrement YF. La durée de chaque enregistrement était de 51,2
sec, la fréquence d’échantillonnage, de 40 Hz. La résolution du convertisseur analogique-digital était de16 bits.
Le sujet avait pour consigne de se tenir debout droit immobile, pied ouverts à 30°, en posture naturelle face à un repère
( 5 X 5 Cm) situé à 3 m des yeux.
Questo studio porta su una popolazione di 61 giovani adulti
(50 che usano la mano destra e 11 Mancini) consententi e
non pagati, provenienti da una selezione multifattoriale di reclutamento militare (SIGYCOP)
Età : 17-27 ; media = 20,42 ans .
I soggetti sono stati sottoposti ad un’esame posturografico lo
stestto giorno su “Ciber-zeppe” della Società IN-TECH.
Ogni esame, praticato in campo libero (senza gabina), era costituito da una registrazione OA e di una registrazione OC.
La durata di ogni registrazione era di 51,2 sec, la frequenza di
campionamento di 40 Hz. La resoluzione di un convertitore
analogico-digitale era di 16 bits.
Il soggetto aveva per consegna di tenersi in piedi dritto ed
immobile, piedi aperti a 30°, in postura naturale di fronte ad
un segnale (5 X 5 Cm) situato a 3 m dagli occhi.
Comparaisons (test de Student) entre les séries appariées
des moyennes stabilomètriques de tout l’effectif (n=61)
dans les deux conditions visuelles
Confrontazioni (prova di Student) tra le serie accoppiati
delle medie stabilometriche di tutto l’effettivo (n=61) nelle
due condizioni visuali
Sur les 12 paramètres observés, 4 présentent une augmentation significative
(P<0.01), les yeux fermés, avec une mention spéciale pour la variance de la vitesse
(VV) qui double : elle passe de 18 YO à 39
YF (tableau I). Cet accroissement concerne
près de 90% des sujets
(Fig. 14). Ce résultat
confirme le rôle prépondérant de la vison dans le
contrôle de la posture
[23]. Par ailleurs, aucune
différence significative n’a
été observée sur les aires S
des ellipses contenant
90% des points. Probablement en raison de l’absence de cabine, et de l’éloignement
des références visuelles (cible à 3 m au lieu de 0,9 m)
Sui 12 parametri osservati, 4 presentano
un’aumento significativo (P<0.01), gli occhi
chiusi, con mensione speciale per la varianza
delle velocità (VV) che raddoppia : passa da
18 OA a 39 OC (tabella I). Quest’accrescimento riguarda circa 90% dei soggetti (Fig.
14). Questo risultato conferma il ruolo preponderante della
visione nel controllo della postura [23]. Inoltre, nessuna differenza significativa è stata osservata sulle aeree S delle ellissi
contenenti 90% dei punti. Probabilmente in raggione dell’assenza di gabina e dell’allontanamento dei segnali visuali (bersaglio a 3 m invece di 0,9 m).
Comparaisons entre les descripteurs de latéralité des droitiers et des gauchers dans les deux conditions visuelles
Seule la composante moyenne frontale du CdP (Xm) sépare
les groupes selon la latéralité (Fig. 15). En condition YO les
gauchers, s’inclinent significativement du côté gauche
(Xm<0), Avec un écart moyen d’environ 10 mm entre les
Xm des 2 groupes. Cet écart diminue les YF (7 mm :tableau
II). Cette inclinaison, YO, correspond à une répartition de
la charge entre pied gauche et droit, de 56% et 44% respectivement.
Confrontazioni tra i descrittori di lateralità dei destri e dei
mancini nelle due condizioni visuali.
Soltanto la componente
media frontale del CdP
(Xm) separa i gruppi secondo la lateralità (Fig.
15). In condizione, OA
i mancini si inclinano
significativamente dalla
parte sinistra (Xm<0),
Con uno scarto medio di
circa 10 mm tra i Xm dei 2 gruppi. Questo scarto diminuisce gli OC (7 mm :tabella II). Quest’inclinazione, OA,
corrisponde ad una ripartizione del carico tra piede sinistro e
destro, di 56% e 44% rispettivamente.
Cette donnée stabilométrique semble
acquise. Elle ouvre sur les problèmes
de maintien postural dans ses rapports avec les appuis au sol
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
Questo dato stabilometrico pare acquisito. Apre sui problemi di mantenimento posturale nei suoi rapporti con gli
appoggi al suolo.
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2127
Répartition de la charge totale sur les 4 appuis
dans les deux conditions visuelles
Ripartizione del carico totale sugli appoggi nelle
due condizioni visuali
A première vue, dans les 2 conditions visuelles, la charge de
chaque appui est comprise
entre 20 et 30% du total (fig.
16) , même en considérant
les 2 groupes séparément.
Rapporter en pourcentage
chacun des quatre appuis à la
valeur théorique de 25% paraît logique sinon légitime. On notera toutefois une singularité qui demande vérification : le talon droit est significativement le moins chargé chez les deux populations et dans
les deux conditions visuelles.
A prima vista, nelle due condizioni visuali, il carico di ogni
appoggio è compreso tra 20 e
30% del totale (fig. 16) , anche considerando i 2 gruppi
separatamente. Riportare in
percentuale ognuno dei quattro appoggi al valore teorico
di 25% sembra logico se non
legitimo. Si noterà tuttavia una singolarità che chiede verifica : il tallone destro è significativamente meno caricato dalle
due popolazioni e nelle due condizioni visuali.
Quelques cas cliniques : analyse de posturogrammes
Alcuni casi clinici : analisi di posturogrammi
1) Patient Chap., homme 31 ans: fente syringomyélique de
D5 à D10 ; Babinski gauche ; syndrome pyramidal gauche
(Patient de Monsieur Lionel Barbier)
1) Paziente Chap., uomo 31 anni : spacco siringomielico da
D5 a D10 ; Babinski sinistro ; sindrome piramidale sinistro
(Paziente del Signore Lionel Barbier)
Sur prescription de Neurologue, ce patient qui présentait un
syndrome neurologique, a subi une série d’examens posturographiques qui ont permis de mettre en évidence des troubles de la motricité, du control moteur, de la
coordination motrice et une forme de spasticité. Nous observons en effet (figure 17), un
stabilograme Y du pied droit beaucoup plus
bruité que celui du pied gauche. La transformée de Fourier Y signale la présence d’une
composante (trémor) haute féquence de 6,6
Hz beaucoup plus ample sur le stabilogramme
du pied droit.(figure 18). La
variance de la vitesse qui rend
compte de la raideur des muscles de la jambe [21] est de 160
les YO (Norme à 18) et de 360
les YF (Norme à 39). On observe par ailleurs au vu de l’intercorrélation entre les stabilogrammes Droit et Gauche
(IDG ; Fig. 19), une absence
totale de coordination ( des activités motrice
des 2 pied dans la condition YO (IDG=0).
On retrouve, toutefois, une meilleure coordination les YF (IDG=0,7), au prix d’un accroissement de la variance de la vitesse (360),
donc de la raideur des muscles de la jambe.
Su prescrizione del Neurologo, questo pazienteche presentava un sindrome neurologico, ha avuto una serie di esami
posturografici che hanno permesso di mettere in evidenza
disturbi della motricità, del controllo motore,
della coordinazione motrice ed una forma di
spasticità. Osserviamo in effetti (figure 17),
un stabilograma Y del piede destro molto più
rumoroso di quello del piede sinistro. La transformata di Fourier Y segnala la presenza di una
componente (trémor) alta frequenza di 6,6 Hz
molto più ampia sullo stabilogramma del piede
destro (figure 18). La varianza
della velocità che rende conto
della rigidità dei muscoli della
gamba [21] è di più di 160 gli
OA (Norma a 18) e di 360 gli
OC (Norma a 39). Si osserva
inoltre al visto dell’intercorrelazione tra gli stabilogrammi
Destro e Sinistro (IDG ; Fig.
19), un’assenza totale di coordinazione (delle attività motrici dei 2 piedi
nella condizioni OA (IDG=0). Si ritrova,
tuttavia, una migliore coordinazione gli OC
(IDG=0,7), al costo di un’accrescimento della varianza della velocità (360), quindi della
rigidità dei muscoli della gamba.
DISCUSSION ET CONCLUSION
DISCUSSIONE E CONCLUSIONE
La décomposition du CdP général en ses 4 composantes, a
permis d’enrichir considérablement notre connaissance de
la mécanique posturale. Elle a permis de mettre en lumière
des formes d’asymétries statiques
- distributions des charges sur les 4 appuis : notion de pied
d’appui - et dynamiques : activité posturale différenciée
La decomposizione del CdP generale nelle sue 4 componenti,
ha permesso di arricchire considerevolmente la nostra conoscenza della meccanica posturale. Ha permesso di mettere
alla luce forme asimmetriche - statiche
- distribuzioni di carichi sugli 4 appoggi : nozione di piede di
appoggio - e dinamiche : attività posturale attività postura-
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009
Les sabots et cyber-sabots dynamométriques : la conception du statodynamique. M Ouaknine
page
2128
donnant accès à des notions de pied « moteur », « ballant »
ou « battant », à des notions d’inter corrélation, donc de
coordination des mouvements des pieds.
La décomposition spectrale peut révéler, parfois de façon sélective (sous l’un des pieds) des trémors d’origine pathologique. Mais ces avancées, soulèvent aussi des interrogations.
En premier lieu : à quelle normalité doit-on se référer ? Le
terme « asymétrie », porte en lui une suspicion d’anormalité.
Les données nous manquent pour considérer comme logique et normal, par exemple une répartition équitable de la
charge pondérale sur ses 4 bases.
Que dire de l’asymétrie tonique des jambes ?
Nous serions enclin à admettre que la bonne stratégie de
contrôle des oscillations corporelles serait l’activation des
muscles d’une seule jambe (pied moteur), car elle est réductrice de degrés de liberté. Elle conduit à parfaire un geste
postural économe en énergie. Par ailleurs, les asymétries dynamométriques observées sous les pieds ne sont que les effets
de la dynamique sus-jacente. Le clinicien qui est tenté de
corriger ces effets en intervenant au niveau du pied (semelle,
talonnette, cale, etc.) doit en évaluer les conséquences. Une
asymétrie peut en cacher une autre ! Ainsi, l’analyse du cas
de la figure 11, du point de vue mécanique, est instructive :
devant une asymétrie structurelle (Jambe courte ?), le sujet
opte pour le maintien d’une symétrie fonctionnelle (réduction des degrés de liberté ?) en égalisant l’activité musculaire
des soléaires de ses 2 jambes. Le pied le moins chargé devra
pour satisfaire les lois de la mécanique déplacer la charge
vers l’avant par une inclinaison tibiale ad hoc. L’inégalité des
angles tibio-tarsiens des 2 pieds entraînerait une rotation du
bassin, ou une posture déhanchée.
le differenziata dando accesso a nozioni di piede « motore »,
« penzolente » o « battente », a nozioni di intercorrelazion,
quindi di correlazione dei movimenti dei piedi.
La decomposizione spettrale puo’ rivellare, talvolta in modo
selettivo (sotto l’uno die piedi) die trémors di origine patologica. Ma questi progressi, sollevano anche interrogazioni. In
primo luogo : a quale normalità ci si deve riferire ? Il termine
« asimmetria » porta in se’ sospetto di anormalità. I dati ci
mancano per considerare come logico e normale, per esempio
una ripartizione equitevole del carico ponderale su 4 basi.
Ces analyses demandent confirmation grâce à une méthodologie plus analytique et un effectif plus important.
Queste analisi chiedono conferma grazie ad una metodologia
più analitica ed numero più importante.
REFERENCES
[1] AFP. – Normes 85 (1985) Editées par l’Association Française de Posturologie, 4 avenue de Corbéra 75012 Paris, France.
[2] Bizzo G, Guillet N, Patat A, Gagey PM (1985) – Specifications for
building a vertical force platform designed for clinical stabilometry. Med.
Biol. Eng. Comput., 23 : 474-476
[3] Hugon M (1999) – Du centre de pressions au centre de gravité en stabilographie statique in « Posture et Equilibre : Entrées sensorielles, méthodes
d’exploration et applications » Ed. M. Lacour P. 89-106
[4] Gagey PM, Bizzo G, Dimidjian J, Martinerie J, Ouaknine M, Rougier
P. La « Dance » du centre de pression et sa mesure. In Lacour, Sauramps
médical (eds). Posture et Equilibre. pp : 167-180
[5] Ouaknine M. Plate-Forme de Mesure de la position du Centre de
Gravité chez un Sujet Debout (Brevet avril 1999 No : 9301840)
[6] Gagey P.M, Ouaknine M., Sasaki O. “ Pour manifester la dynamique de
la stabilisation : la plate-forme 40/16 » . Posture et équilibre. Nouveautés
2001, ed. M. Lacour. Solal, Marseille, 2001, 95-106
[7] Ouaknine M, Arranz P, Litwak J. Association d’un Podomètre Electronique et d’une Plate-forme de Posture pour l’Evaluation Précise des Appuis
Podaux ( brevet d’invention octobre 2000 No : 0013076)
[8] Rampal J, Ouaknine M. Pèse-Personne de Poche (Brevet juillet 2000
No : 0009144)
[9] Ouaknine M, Boschat D. Capteur Dynamométrique pour la Réalisation
de Plate-formes de Posture et de Pesée (brevet Fev 2002 N° 0202218 )
[10] Ouaknine M, Romel R, Boschat D. Procédé et dispositif de mesure
de distribution de forces à l’aide d’une surface piezo-sensible (demande de
brevet décembre 2004 N° 0412832)
[11] Winter D.A : A.B.C.of balance during standing and walking. 1995
University of Waterloo. Waterloo, Ontario. Canada).
[12] Winter D.A., Prince F., Frank JMS., Powell C., Zabjef K.F. Unified
theory regarding A/P and M/L balance in Quiet stance. . J. Neurophysiol.
1996. 75 :2334-2343.
[13] Ouaknine M. Semelles Dynamométriques pour l’Evaluation des
Asymétries et des Instabilités Posturales chez l’Homme ou l’Animal (Brevet
novembre 1999 No : 9915033)
[14] Les sabots dynamométriques de M. Ouaknine. In Posturologie. Gagey
& Weber, éditions Masson. 3ièmes édition
Cosa dire dell’asimmetria tonica delle gambe ?
Saremmo propensi ad ammettere che la buona strategia di
constrollo delle oscillazioni corporali sarebbe l’attivazione die
muscoli di una sola gamba (piede motore), perchè è riduttrice di gradi di libertà. Conduce a rifinire un gesto posturale
economo in energia. Inoltre, le asimmetrie dinamometriche
osservate sotto i piedi sono soltanto gli effetti della dinamica
sopra giacente. Il clinico che è tentato di correggere questi
effetti intervenendo al livello del piede (plantare, tsoprattacco, zeppa, ecc) deve valutarne le conseguenze. Un’asimmetria
puo’ nasconderne un’altra. Cosi, l’analisi del caso di figura 11,
dal punto di vista meccanico, è istruttivo : davanti un’asimmetria stutturale (Gamba corta ?), il soggetto opta per il
mantenimento di una simmetria funzionale (riduzione dei
gradi di libertà ?) pareggiando l’attività muscolare dei soleari
delle due gambe. Il piede meno carico dovra’ per soddisfare
le leggi della meccanica spostare il carico verso l’avanti per
un’inclinazione tibiale ad hoc. L’ineguaglianza degli angoli
tibio-tarsiani dei 2 piedi provoccherebbe una rotazione del
bacino o una postura ancheggiante.
[15] Ouaknine M. Dispositif et procèdé de stabilométrie posturale réalisée
par détermination automatique de la position des pieds couplée a une dynamométrie des pressions podales au sol(demande de brevet 06 00656).
[16] Ouaknine M, Bourgeois P. Analyse de quelques asymétries de la
posture à l’aide de sabots de posture dynamométriques. In API/B. Weber et
Ph. Villeneuve, Masson (eds). Pied, Equilibre et Traitements posturaux. pp
: 189-200
[17] Ouaknine M. & l’université de la Méditerranée. procédé et dispositif
autonome pour la détermination de la position relative de deux objets en
mouvement, dans le plan ou dans l’espace (brevet Avril 2003 N° 03/04300 )
[18] Bessou P, Costes-Salon MC, Dupui PH, Montoya R, Pagés B. Analyse
de la fonction d’équilibration dynamique chez l’homme. Arch Int Physiol
Bioch Bioph, 96 : A 103, 1988.
[19] Gagey P.M, Bizzo G., Ouaknine M., Weber B. La tactique du pied. In
API/B. Weber et Ph. Villeneuve, Masson (eds). Pied, Equilibre et Traitements posturaux. pp : 16-21
[20] Grini MN, Ouaknine M, Giovanni A. Contemporary postural and
segmental modification of forced voice. Rev Laryngol, 1998 ; 119 :253-257
[21] Grini-Grandval MN, Ouaknine M, Giovanni A. Forcing the voice
and variance of speed : correlation between the speed of displacement of
the center of gravity and the work of postural muscles. Rev Laryngol Otol
Rhinol 2000 ; 121 : 319-323
[22] Bourgeois P, Ouaknine M. Normes et evolutions stabilométriques à
partir de la plate-forme 40/16 des paramètres standards et séparés de chaque
pied des enfants de 8 à 10 ans. In Lacour, Solal (eds). Posture et Equilibre.
Physiologie, Techniques, Pathologies. pp : 91-100.
[23] Cornilleau-Peres V, Shabana N, Droulez J, Goh JCH, Lee GSM,
Chew PTK. Measurement of the visual contribution to postural steadiness
from the COP movement: methodology and reliability. Gait & Posture 22
(2). OCT 2005. p.96-106 ELSEVIER
[24] Ouaknine M, Hugon M, Roman S, Thomassin JM, Sarabian N, Regis
J. Effets Posturaux du traitement par Gamma Knife des neurinomes de
l’acoustique (Swannomes Vestibulaires). Revue de Neurochirurgie, 2004,
50, n° 2-3, 358-366
[25] Lacour M, Barthelemy J, Borel L , Magnan J, Xerri C, Chays A,
Ouaknine M. Sensory strategies in human postural control before and
after unilateral vestibular neurotomy. Experimental Brain Research, 1997 ;
115:300-310
Résonances Européennes du Rachis - Volume 16 N° 50 - 2117-2128 - 2009