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Sommaire: Evaluation musculaire du cou et modélisation biomécanique (Première estimation de la fatigue du pilote en sports mécaniques)
Introduction générale
Chapitre 1 – Présentation du rachis cervical
1.1 Introduction
1.2 Le rachis cervical dans son ensemble
1.3 Le rachis cervical en détails
1.3.1 Le squelette
1.3.2 Les disques intervertébraux
1.3.3 Les ligaments
1.3.3.1 Les ligaments sous-occipitaux (Figure 1-9, 10, 11 et 12).
1.3.3.2 Les ligaments du rachis cervical inférieur (Figure 1-13).
1.3.4 Les muscles
1.4 Le muscle
1.4.1 La structure du muscle
1.4.2 Les mécanismes de la contraction
1.5 Conclusion
Chapitre 2 – Evaluation musculaire du rachis cervical
2.1 Introduction
2.2 Les appareils d’isocinétisme
2.2.1 Descriptif
2.2.2 Historique et implantation
2.2.3 Etat de l’art des travaux en isocinétisme
2.3 Evaluation de la force au niveau du rachis cervical
2.3.1 Etat de l’Art de l’évaluation de la force du rachis cervical
2.3.2 Conception d’un nouveau module
2.3.2.1 Cahier des charges
2.3.2.2 Réalisation
2.3.2.3 Calibration
2.3.2.4 Reproductibilité
2.3.3 Résultats
2.3.3.1 Nos résultats de l’évaluation d’une population lambda.
2.3.3.2 Nos résultats préliminaires de l’évaluation d’une population
sportive.
2.3.3.3 Synthèse.
2.4 Evaluation de la fatigue
2.4.1 Définitions
2.4.2 Les différentes méthodes d’évaluation de la fatigue
2.4.2.1 Les outils d’évaluation de la fatigue périphérique
2.4.2.2 Les outils d’évaluation de la fatigue centrale
2.4.3 Les différents protocoles d’évaluation en isocinétique
2.4.3.1 Les différents protocoles d’exercices isocinétiques
2.4.3.2 Le protocole retenu
2.4.4 Résultats préliminaires.
2.5 Conclusion
Chapitre 3 – Influence du positionnement des sujets
3.1 Introduction
3.2 Méthode
3.2.1 Modèle analytique de l’offset
3.2.2 Modèle analytique de serrage des sangles
3.2.3 Modèle numérique de friction
3.3 Résultats
3.3.1 Général
3.3.2 Influence de l’offset
3.3.3 Influence de la sangle
3.3.4 Influence du frottement
3.3.5 Conclusion
3.4 Etude du centre instantané de rotation du rachis cervical
3.4.1 Problématique
3.4.2 Etude de la bibliographie
3.4.3 Etude de plusieurs méthodes
3.4.3.1 Méthode d’Halvorsen 1999
3.4.3.2 Méthode de l’axe central et du centre
3.4.3.3 Méthode des moindres carrés linéaires
3.4.4 Application « IN VIVO »
3.4.5 Synthèse.
3.4.6 Solutions
3.4.6.1 Le double cardan
3.4.6.2 Le pantographe
3.4.6.3 La correction
3.5 Conclusion
Chapitre 4 – Modélisation du rachis cervical
4.1 Introduction
4.2 Modélisation du rachis cervical
4.2.1 Les modèles existants
4.2.2 La modélisation sous LifeMOD
4.2.2.1 La description du modèle
4.2.2.2 Les propriétés mécaniques
4.2.3 La modélisation sous NeckSIM
4.2.3.1 La description du modèle
4.2.3.2 Les propriétés mécaniques
4.2.4 Etude cinématique.
4.2.5 Etude dynamique
4.2.5.1 Relation accélération / couple sur appareil d’isocinétisme
4.2.5.2 Relation Accélération / tension musculaire et couple / tension musculaire
4.3 Conclusion
Discussion générale
Conclusion générale
Bibliographie
Annexe 1
Annexe 2
Annexe 3
Annexe 4
Annexe 5
Annexe 6
Extrait du mémoire évaluation musculaire du cou et modélisation biomécanique (Première estimation de la fatigue du pilote en sports mécaniques)
Introduction générale
Dans le contexte local du Mans, lieu d’excellence de la pratique des sports mécaniques, ce sujet de thèse est né des réflexions de pilotes en compétition de haut niveau se plaignant de douleurs au niveau du cou après les épreuves ou courses. La thématique performance fatigue étant un des thèmes de recherche au laboratoire des Activités Physiques et Sportives de l’Université du Maine, il nous a semblé qu’une approche scientifique de l’étude biomécanique était pertinente.
Naturellement, ces douleurs et une certaine fatigue au niveau cervical ne sont observées que dans des longues compétitions automobile (course d’endurance type 24h) ou en grand prix de niveau F1 ou GP2 avec des durées de course plus courtes mais avec des sollicitations mécaniques importantes liées aux accélérations longitudinales et transversales supportées, accélérations pouvant atteindre 3 à 4g. Au contraire, dans des compétitions réservées aux débutants, par exemple « Formule Campus Renault Elf », puis « Formul’Academy Euro Séries » sur des voitures monoplaces de puissance maximale de l’ordre de 100kW, avec des manches relatives courtes inférieures en temps à une demi-heure, on n’observe pas, au niveau cervical, de fatigue particulière. De telles observations sont également notées que ce soit en karting ou en motocyclisme en particulier avec des vitesses de passage en courbe plus limitées.
Le système HANS, (Head And Neck Support) apparu il y a quelques années en compétition automobile, est dédié à la protection contre les élongations musculaires et les fractures cervicales en cas de choc longitudinal et n’interfère en rien sur les problèmes de fatigabilité au niveau cervical.
Le présent travail porte donc sur l’évaluation musculaire au niveau du rachis cervical entreprise dans une approche isométrique et isocinétique classique en biomécanique à l’aide d’un ergomètre de type Biodex système 1. Les résultats d’évaluations musculaires pourront être utilisées comme élément essentiel d’un simulateur de conduite destiné à l’évaluation et à l’entraînement des pilotes. En complément, les évaluations pourront aussi être utilisées sous forme de normes autorisant ou non la pratique de compétition d’un niveau donné.
De nombreuses études portent sur le rachis cervical mais cette articulation reste très peu étudiée par rapport à d’autres articulations comme celle du genou, sans doute du fait de sa complexité. En effet, il est actuellement possible de déterminer le comportement d’un muscle isolé et accessible mais en ce qui concerne le cou, peu de muscles sont accessibles facilement.
Il est aussi possible de déterminer un état de fatigue général mais difficilement associé au rachis cervical.
Les évaluations isométriques et isocinétiques musculaires au niveau cervical ne se limitent pas aux sports mécaniques ; une étude, datant de 1995, traite de l’évaluation isocinétique dans le plan frontal sur différentes populations (équipe de France de Bobsleigh, pilote de chasse, pilote automobile, …). Une autre étude récente publiée en 2007, portant sur 183 rugbymen de l’équipe élite nationale d’Afrique du sud, montre l’évaluation isocinétique à la fois dans le plan frontal et le plan sagittal. Notre objectif, dès 2005, avait porté sur ce type d’évaluation.
Pour le football, dans le jeu de tête, il est clair que ces évaluations seraient aussi intéressantes.
Plus généralement, dans la vie courante et du point de vue ergonomique, le cou joue un rôle important dans toutes les activités humaines en particulier lors des activités en relation avec la lecture sur un écran d’ordinateur portable.
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