Cours 5 - Cinétique, EMG, coût énergétique de marche (Eliane) Flashcards
Définir ce qu’est la cinétique
études des forces qui causent le mvt
Au cours de la locomotion, comment les mvts de translation (déplacment du corps vers l’avant) sont-ils possibles?
Les extrémités font des moments angulaires (ex: flexion de hanche)
Au cours de la marche, quels types de forces sont normalement étudiés?
Forces internes = muscles
Forces externes = réactions du sol
V/F la force de réaction du sol résultante vient des forces de réaction du sol qui sont appliqués en 3D sur le pied, c.-à-d. selon des axes x, y et z et dans les plans sagittal, frontal et horizontal.
V
V/F les forces de réaction du sol reflètent ce qui se passe au centre de masse (CM).
V, ils sont résultants de la pesanteur du corps + des effets d’accélération
(Forces de réaction du sol = Forces d’action au CM)
Pourquoi est-il important d’étudier les forces de réaction du sol?
- Comprendre ce qui se passe au CM
- Relation directe avec l’impulsion et qté de mvt (important pour locomotion efficace)
Décrire le graphique des forces de réaction du sol verticales en fonction du cycle de marche.
1 seul MI représenté
1er pic: acceptation du poids
2e pic: poussée plantaire
Creux: milieu d’appui
Décrire les 2 pics dans le graphique de forces de réaction verticale du sol en fonction du cycle de marche.
1er pic: acceptation du poids (attaque du talon ralentit descente du corps/CM) = **décélération globale vers le bas **
(CM descend vers son plus bas = accélération vers haut = inertie vers le bas) donc Force de réaction = Inertie + poids corporel
2e pic: poussée plantaire (propulsion du corps/CM vers le haut) = accélération globale vers le haut
(CM monte = accélération vers haut = Inertie vers le bas) donc Force de réaction = Inertie + poids corporel
Conclusion: force de réaction = 120% du poids corporel
1 seul MI représenté
Décrire le creux dans le graphique de forces de réaction verticale du sol en fonction du cycle de marche.
Au milieu de phase d’appui à 30% du cycle (phase unipodale = qd on est le plus “vertical”) = décélération globale vers le bas
(CM monte à son plus haut = accélération vers bas = Inertie vers le haut) donc pesanteur (bas -) et inertie (haut +) sont de sens contraires
Force réaction = Inertie + ( - pesanteur) = 80% du poids corporel
1 seul MI représenté
À quel moment du cycle de marche, les courbes de forces de réaction du sol verticales se chevauchent-ils?
représentation des 2 MI
Aux 2 périodes de double appui, soit entre 0-10% et 50-60% du cycle = transfert de poids d’un MI à l’autre
Quelles sont les effets de la vitesse de marche sur les forces de réations verticales du sol? Décrire le graphique.
Augmentation vitesse = augmente accélération = plus d’inertie = augmente force de réaction (sommets plus prononcés)
Le contraire s’applique si on diminue vitesse (sommets s’aplatissent et force de réactions s’approche du poids corporel)
Décrire le graphique des forces de réaction du sol antéro-post. en fonction du cycle de marche.
2 pics de sens opposé: attaque talon et poussée plantaire
Évènement central: milieu de l’appui
Décrire les 2 pics dans le graphique de forces de réaction antéro-post. du sol en fonction du cycle de marche.
1er pic: attaque du talon (ralentit avancement du corps) = décélération globale vers l’avant
(CM avance = accélération vers l’arrière = inertie vers l’avant = force de réaction vers l’arrière = force de freinage)
2e pic: poussée plantaire (propulsion du corps/CM vers l’avant) = accélération globale vers l’avant
(CM avance = accélération vers l’avant = Inertie vers l’arrière = force de réaction vers l’avant= force de propulsion/poussée)
Conclusion: force de réaction = 20% du poids coporel
Décrire les forces de réaction du sol antéro-post. en jeu pendant la période de mi-appui, soit lorsque les forces de réaction = 0.
Équilibre entre les forces de feinage et de propulsion pour maintenir une vitesse de marche constante et pour conserver un bon équilibre.
Quelles sont les effets de la vitesse de marche sur les forces de réations antéro-post. du sol? Décrire le graphique.
Augmentation vitesse = augmente accélération = plus d’inertie = augmente force de réaction (sommets plus prononcés)
Le contraire s’applique si on diminue vitesse (sommets s’aplatissent)
Quelles sont les 2 forces réaction antéro-post. produites lors de la marche?
- Freinage
- Propulsion/poussée
Forces de réaction antéro-post:
Que se passe-t-il lorsqu’on accélère la vitesse de marche? Lorsqu’on doit ralentir?
Accélérer: force poussée > force freinage
Ralentir: force poussée < force freinage
Comment peut-on éviter de chuter si on marche sur la glace?
Marcher lentement en faisant des petits pas
Décrire le graphique des forces de réaction du sol médio-lat. en fonction du cycle de marche.
3 pics:
* 1 pour force en latéral
* 2 pour force en médial
Décrire les 3 pics dans le graphique de forces de réaction médio-lat. du sol en fonction du cycle de marche.
- 1er pic: à 5% du cycle = force en latéral
Reste du cycle: force en médial - décélération vers le latéral suivi d’accélération vers le MI controlatéral
* 2e pic: transfert poids G vers D = déplacement latéral. Si on ne veut pas chuter, il faut décélération globale vers latéral = accélération vers médial = inertie vers latéral = force de réaction vers médial
- 3e pic: préparation transfert poids D vers G = déplacement médial = accélération globale vers médial = inertie vers latéral = force de réaction vers médial
Conclusion: force de réaction = 5% du poids corporel
Comment peut-on avoir le représentation classique “en papillon” pour un pas avec les forces de réactions du sol?
Sommation vectorielle des forces de réaction provenant des axes verticales et antéro-postérieure.
V/F Il est possible d’avoir un seul vecteur de force de réaction entre le pied et le sol englobant les forces venant des 3 axes (vertical, antéro-post. et médio-lat.)
V, en faisant une sommation vectorielle des forces venant des 3 axes nous pouvons obtenir un vecteur de force résultant.
Définir le centre de pression.
Localisation sous le pied de la force de réaction du sol résultante.
Décrire la trajectoire du centre de pression pendant la marche.
Contact du talon : CoP est au milieu du talon (un peu en latéral)
Au milieu de l’appui: déplacent vers la partie latérale du milieu du pied
Décollement du talon et des orteils: déplacement vers la partie médiale de l’avant du pied (vers hallux)
Pouquoi le décplacement de centre de pression est important lors de la marche?
Selon le positionnement du centre de pression, les moments vont varier (moment interne = muscles donc si on change moment, on change muscle qui travaille)
En vue latérale (plan sagittal)
Expliquer les conséquences si le centre de pression est situé derrière de l’articulation de la cheville.
Moment externe = (-) FP
Moment interne = (+) FD
slide 20
En vue postérieure (plan frontal)
Expliquer les conséquences si le centre de pression est situé à droite (en latéral) de l’articulation de la cheville.
Moment externe = (+) éversion
Moment interne = (-) inverseurs
slide 20
Définir les composantes et la formule pour calculer le moment net à l’articulation en dynamique.
Moment net = somme des moments externes
Moment externe = Force x Levier qui inclus:
- réactions de sol
- pesanteurs segments
- accélérations linéaires
- accélérations angulaires
Quels sont les “facteurs musculaires” que la méthode d’analyse inverse ne prend pas en consisération lorsqu’on calcule les moments internes nets? Quelle méthode d’analyse en labo doit-on utiliser pour avoir une image plus complète de l’activité musculaire pendant la marche?
- co-contraction
- moments internes passifs (ex: raideur)
- muscles ayant la même action
EMG va aider a comprendre l’activation des muscles.
Définir la puissance et sa formule
Capacité des moments musculaires à générer ou à arrêter le mouvement
P = MM * ωR
● P = Puissance musculaire instantanée
● MM = Moment musculaire net (Moment interne)
● ωR = Vélocité angulaire relative (entre deux segments)
Attention aux signes (+/-) des facteurs!
Que signifie une puissance > 0 (positive +).
Muscle génère de l’énergie = augmentation d’énergie cinétique
* contraction concentrique
* le segment est donc “accélérer”
Que signifie une puissance < 0 (négative -).
Muscle absorbe de l’énergie = perte d’énergie cinétique
- contraction excentrique
- le segment est donc “décélérer”
Lorsque l’excursion angulaire de l’articulation est dans la même direction que la contraction du muscle, on peut associer ce mvt avec la contraction ____.
concentrique ou excentrique?
concentrique
Lorsque l’excursion angulaire de l’articulation est de direction opposée à l’action du muscle, on peut associer ce mvt avec la contraction ____.
concentrique ou excentrique?
excentrique
Cinétique hanche (plan sagittal)
Entre 10-20% du cycle de marche, au début de l’appui (H1), expliquer le rôle des extenseurs de hanche.
indice: puissance +
Contraction concentrique:
- limite flexion tronc
- suporte poids corporel
- augmente énergie potentiel (fait monter le CM)
Cinétique hanche (plan sagittal)
Entre 35-50% du cycle de marche, au décollement du talon (H2), expliquer le rôle des féchisseurs de hanche.
Contraction excentrique:
- décélérer/limiter extension de hanche
- préparation à la phase d’oscillation
Cinétique hanche (plan sagittal)
Entre 50-60% du cycle de marche, juste avant l’oscillation (H3), expliquer le rôle des féchisseurs de hanche.
Contraction concentrique:
- accélérer/ tirer le MI vers l’avant pour oscillation
*important pour la propulsion du corps
Cinétique hanche (plan sagittal)
Entre 80-100% du cycle de marche, à la fin de l’oscillation, il y a un peu d’énergie générée. Expliquer le rôle des extenseurs de hanche.
Contraction concentrique:
- stabiliser cuisse
Cinétique genou (plan sagittal)
Entre 0-5% du cycle de marche, au début de l’appui, les fléchisseurs de genou contractent en _____.
concentrique
Cinétique genou (plan sagittal)
Entre 5-15% du cycle de marche, pendant l’appui (K1), expliquer le rôle des extenseurs de genou.
Contraction excentrique:
- contrôle flexion genou
- contrôle descente du CM
Cinétique genou (plan sagittal)
Entre 15-20% du cycle de marche, pendant l’appui (K2), expliquer le rôle des extenseurs de genou.
Contraction excentrique:
- fait l’extension du genou
- monte CM
Cinétique genou (plan sagittal)
Pendant quelle partie du cycle de marche la cinétique au genou est-elle variable? Pourquoi?
Pendant phase d’appui, entre 20-50% du cycle.
Les forces en jeu sont très proches de l’articulation et les variations anatomiques naturelles engendrent des différences individuelles “normales”.
Cinétique genou (plan sagittal)
Entre 50-60% du cycle de marche, juste avant l’oscillation (K3), expliquer le rôle des extenseurs de genou.
Contraction excentrique:
- contrôler la flexion du genou (induite par l’inertie) lors de la pré-oscillation
Cinétique genou (plan sagittal)
Entre 75-100% du cycle de marche, à la fin de l’oscillation (K4), expliquer le rôle des fléchisseurs de genou.
Contraction excentrique:
- décélérer extension du genou
- préparer l’attaque du talon
Cinétique cheville (plan sagittal)
Dès le début du cycle de marche, à la phase d’appui, quel est le rôle de la cheville?
absorber le choc du contact avec le sol
Cinétique cheville (plan sagittal)
Entre 0-10% du cycle de marche, au contact initial, expliquer le rôle des fléchisseurs dorsaux.
Contraction excentrique:
- contrôler le rabat du pied (éviter un foot-slap)
Cinétique cheville (plan sagittal)
Entre 10-40% du cycle de marche, à l’appui, expliquer le rôle des fléchisseurs plantaire.
Contraction excentrique:
- contrôler/freiner l’avancé du tibia sur le pied
Cinétique cheville (plan sagittal)
Entre 40-60% du cycle de marche, à la fin de l’appui, expliquer le rôle des fléchisseurs plantaire.
Contraction concentrique:
- propulsion du corps vers l’avant
Cinétique cheville (plan sagittal)
Pendant la phase d’oscillation, pourquoi y a-t-il une contraction concentrique du tibial antérieur bien qu’il n’a a aucune puissance générée?
Pour lever les orteils du sol lors de la phase d’oscillation
Cinétique hanche (plan frontal)
Entre 0-20% du cycle de marche, dès le réception du poids, déterminer le muscle actif et expliquer son rôle?
Muscle actif: ABD hanche (grand fessier)
Rôle: contrôler la chute du bassin controlatéral
Raisonnement: Graphique de la puissance montre pic (-) donc on sait que le muscle absorbe l’énergie = travail excentrique. Selon les graphique d’EMG, c’est le grand fessier qui travaille excentrique
Cinétique hanche (plan frontal)
Entre 20-50% du cycle de marche, pendant l’appui, déterminer le muscle actif et expliquer son rôle?
Muscle actif: ABD hanche (grand fessier)
Rôle: contrôler la chute du bassin controlatéral
Raisonnement: Graphique de la puissance montre pic (+) donc on sait que le muscle génère l’énergie = travail concentrique. Selon les graphique d’EMG, c’est le grand fessier qui travaille concentrique
Résumer l’action et le rôle du quad selon l’EMG
- Juste avant contact talon mais principalement après
- 0-10%: Contrôle en excentrique la flexion du genou
Rôle:
* absorption du poids du corps
* contraction concentrique pour étendre le genou et supporter le poids du corps
Revoir images slide 49-52
Résumer l’action et le rôle des ischios selon l’EMG
-Avant le contact: décélère l’extension du genou
-Apres contact: co-contraction avec quad pour stabiliser le genou
-Durant oscillation, la flexion du genou est principalement passive due à la flexion de hanche et contraction gastroc.
Revoir images slide 49-52
Résumer l’action et le rôle des fléchisseurs dorsaux (extenseurs du pied) selon l’EMG
-Contact talon: activité excentrique pour décélérer
flexion plantaire (foot slap)
-Oscillation: empêche les orteils de toucher au
sol (foot drop)
Revoir images slide 49-52
Résumer l’action et le rôle des fléchisseurs plantaires selon l’EMG
- Actifs durant la plus grande partie de l’appui
- 10-40%:contraction excentrique pout contrôler l’avancement du tibia sur le pied (dorsiflexion)
- Décollement du talon aux orteils: Poussée plantaire
Revoir images slide 49-52
Résumer l’action et le rôle des muscles intrinsèques du pied selon l’EMG
- Actifs du milieu de l’appui jusqu’au décollement des orteils
- Stabilise le devant du pied
- Soulève l’arche longitudinal médian du pied
Expliquer cette courbe: lallure générale et la tendance?
Allure: courbe en U
Tendance: Une vitesse très lente ou trop rapide augmente le coût énergétique
À quel vitesse de marche le coût énergétique est-il à son minimum, c.-à-d. à efficacité métabolique optimale?
Vitesse de marche confortable, soit en moyenne 1,33 m/s.
Quelle est le coût énergétique lorsque nous marchons à environ 1,33 m/s, soit à vitesse confortable?
environ 0.75 cal/kg*m
Qu’est-ce qui influence le déplacement du centre de masse soit à la vertical, en antéro-post, en médio-lat. ou dans les 3 plans?
les déterminants de la marche (rotation/cute bassin, flexion genou, mvt cheville/pied, déplacement latéral tronc, ABD/ADD hanche)
À quoi servent les déterminants de la marche et leur impact sur le coût énergétique?
Avoir un bon compromis entre la stabilité et la mobilité
Limiter les déplacements du CM = minimiser la dépense énergétique = optimiser le coût énergétique
Avec l’augmentation ou la diminution excessive de la vitesse, il est normal de voir une ____ du coût énergétique.
augmentation ou diminution?
augmentation (on s’intéresse aux “branches” du U)
Plus on se rapproche de notre vitesse de marche naturelle, plus le coût énergétique ____.
augmente ou diminue?
Diminue (on s’intéresse à la partie courbée du U)
Pourquoi dépense énergétique chez l’enfant est toutjours plus grande que chez l’adulte?
le patron de marche es immature et les stratégies d’optimisation de la dépense/consommation énergétique ne sont pas encore développées.
V/F plus on immobilise un segment important du MI, plus on augmente le coût énergétique.
V
Ex: immobilisation de hanche augmente le coût énergétique de 32% alors que celle de la cheville, 3-6%
V/F L’amputation diminue le coût énergétique, car on a moins de poids à absorber/”transporter” lors de la marche avec une protèse.
F, le patron de marche va changer (prothèse ne pourra jamais répliquer MI sain) et les stratégies d’optimisation de la consommation d’énergie ne pourront pas être mis en place
La vitesse de marche est plus rapide en béquille qu’avec une marchette. Expliquer les conséquenses sur le VO2 et le coût énergétique.
Dans ce cas, différence de vitesse pas assez significative pour influencer le VO2 max, mais différence entre le coût énergétique significative.
Marche avec marchette (lente) demande coût énergétique plus élevé qu’avec béquille (rapide)
