Enregistrement des forces de réaction du sol

VALIDATION D’UN SYSTEME ACCELEROMETRIQUE DE QUANTIFICATION DES BOITERIES CHEZ LE TROTTEUR ATTELE DANS LES CONDITIONS DE L’EXERCICE SPORTIF INTENSIF

Enregistrement des forces de réaction du sol
Les forces externes sont mesurées en utilisant des capteurs de force électroniques, qui peuvent être installés soit sur le sol par le procédé des plates-formes de force, soit sous le sabot dans un fer dynamométrique (Siegel, 2001).

Les plates-formes de force
Les plates-formes de force incorporées au sol sont utilisées pour mesurer les forces de réaction du sol. Lorsque le cheval marche sur la plate-forme, la force est détectée par des jauges de contrainte ou des transducteurs, présents aux coins de la plate-forme, et elle est convertie par un signal électrique qui est amplifié et enregistré. Les variables obtenues sont la durée de l’appui, l’amplitude et l’orientation de la force (coordonnées des vecteurs en trois dimensions, selon l’axe vertical, l’axe longitudinal et l’axe transversal), les coordonnées de son point d’application et la valeur du moment en ce point (Clayton et Schamhardt, 2000). Les durées des phases d’appui, les amplitudes des GRF et les impulsions sont symétriques pour des chevaux sains, au pas et au trot. L’évaluation d’une variété de boiteries a montré un schéma similaire de modifications des GRF lors de boiteries : une réduction de la force de décélération horizontale, une réduction de l’amplitude de la force verticale et de l’impulsion sur le membre boiteux, avec des modifications compensatoires sur le membre controlatéral (Clayton et Schamhardt, 2000).

La méthode étant sensible et précise, les plates-formes de force ont été utilisées avec succès pour caractériser des boiteries d’appui principalement (tendinite du tendon fléchisseur superficiel du doigt, lésions articulaires distales), pour détecter des boiteries, pour mesurer la réponse d’un cheval boiteux à une anesthésie diagnostique ou à un traitement et pour détecter des anomalies de postures chez des chevaux atteints de maladies neurologiques (Barrey, 1999 ; Clayton et Schamhardt, 2000). Néanmoins, les plates-formes de forces présentent de nombreuses limites d’utilisation : la surface sensible est relativement petite (environ 0,5m²) et un contrôle visuel de la localisation du point de contact entre le sol et le sabot est indispensable (Barrey, 1999). Des problèmes surviennent régulièrement lorsque le cheval refuse de marcher sur la plate-forme, lorsqu’il prend appui sur la bordure ou lorsque plus d’un sabot est en appui sur la plate-forme simultanément, étant donné qu’il est alors impossible de séparer leurs effets, ce qui rend la mesure inexploitable (Clayton et Schmhardt, 2000). Enfin, la limite principale réside dans l’impossibilité d’évaluer une foulée complète, les plates-formes de force réalisant des mesures sur un seul membre à la fois.

Les fers instrumentés
Pour mesurer les forces de réaction du sol au cours de l’exercice, plusieurs auteurs ont développé différents types de fers dynamométriques, incluant un ou plusieurs capteurs de force. Les fers de forces sont attachés directement sur le sabot et permettent la mesure des GRF au cours d’un grand nombre de phases d’appui successives, ce qui représente un avantage par rapport aux plates-formes de force. De plus, ils peuvent collecter des données sur plus d’un membre à la fois et permettent une analyse de la locomotion dans de nombreuses circonstances d’exercice pouvant être utilisés sur différents types de surface (Clayton et Schamhardt, 2000). Par contre, ils représentent le désavantage majeur de leur épaisseur et du surpoids qu’ils entraînent (Barrey, 1999). Plusieurs chercheurs ont utilisé les fers de force expérimentalement, mais aucun n’est commercialisé ; bien qu’ils constituent une méthode idéale de mesures des GRF, les difficultés techniques pour construire un système exact et fiable limitent leur utilisation à des applications en recherche (Clayton et Schamhardt, 2000).

Les tapis roulants instrumentés
Comme on l’a vu précédemment, les limites principales d’utilisation des plates-formes de force sont le contrôle visuel du point de contact entre le sol et le sabot, difficile à réaliser, et la possibilité de réaliser des mesures que sur 1 seul membre. Une amélioration majeure a été proposée par Weishaupt et al. (2002) qui ont développé une technique innovante et performante : une plate-forme de force placée sous la surface d’un tapis roulant. Ce dispositif sophistiqué, dénommé « Treadmill-integrated force measuring system » (TiF), mesure simultanément les forces de réaction du sol des quatre membres ainsi que leur point d’application. Les tests de validation de ce dispositif montraient une bonne corrélation entre les forces calculées grâce au TiF ou grâce à des fers de force (r>0,0998) ; même si les valeurs moyennes des différentes variables diffèraient significativement entre les deux méthodes ; et les auteurs considéraient qu’une différence de 2 à 5% était acceptable (Weishaupt et al., 2002). Ainsi, les tapis roulant instrumentés permettent une mesure en continu et sur un nombre de foulées illimité des forces verticales des quatre membres. Une première base de données a été établie pour les chevaux se déplaçant au petit trot (3.5 +/- 0.05m/s) (Weishaupt et al., 2004a). Les inconvénients majeurs de cette méthode sont l’accessibilité et le coût élevé de l’équipement, auxquels s’ajoutent les inconvénients liés au tapis roulant, déjà évoqués.