Analyse cinétique et cinématique Flashcards
Qu’est-ce qu’un vecteur et un scalaire?
Un vecteur est une entité mathématique définie par deux valeurs numériques lesquelles décrivent la longueur et la direction du vecteur. (vitesse, position, moment de force)
Un scalaire est une grandeur définie par un nombre. (masse, temps, distance)
Qu’est- ce que l’orientation du vecteur résultant de force donne ?
La direction de la force
Comment on fait pour trouver l’orientation d’un vecteur ?
Tan (angle) = ( Fy / Fx)
Comment trouver les composantes de la force selon les axes à l’aide de l’amplitude de la force résultante?
Cos (angle) = côté adjacent sur hypo (Fx/Fr)
Sin (angle) = côté opposé sur hypo (Fy/Fr)
Équation vectorielle : A= Axi+Ayj+Azk
Loi des sinus
Lorsque le triangle n’est pas rectangle
sina/A + sinb/B + sinc/C
Voir la loi des cosinus
Comment calcule-t-on le produit scalaire?
Lorsque le produit est égale à zéro, qu’est-ce que cela indique?
A X B=ABcos(angle)
l’angle entre les deux vecteurs est de 90° car cos(90°) = 0.
Qu’est-ce que l’analyse qualitative du mouvement?
Le mouvement est mesurer comment?
Description du mouvement à l’aide des axes et des plans anatomiques
Le mouvement n’est pas mesuré objectivement, mais subjectivement parce qu’on le qualifie (exemple : grande amplitude de mouvement, vitesse rapide, vitesse lente, mouvement dans le plan frontal, autour de l’axe transverse…).
Quels sont les avantages et désavantages d’une analyse qualitative du mouvement?
Avantages : -Facile à réaliser -Peu coûteuse parce qu'elle ne requière pas d'équipement sophistiqué -L'interprétation est facile pour des mouvements simple
Désavantages:
- Peu précise, pas d’appareil de mesure
-l’interprétation est difficile pour des
mouvements complexes
- Peut facilement être discréditée/ contesté
par l’analyse quantitative (mesures précises des mouvements à l’aide d’appareils sophistiqués !) –> Important d’avoir des équipements avec précision pour exemple mesurer la force
Quels sont les aspects importants de l’analyse qualitative du mouvement
- Décrire le mouvement des segments
corporels par rapport aux articulations - Déterminer autour de quels axes et quels plans ces mouvements s’effectuent
Pourquoi il faut limiter les mouvement répétitif aux limites articulaires?
Parce que en étirant les fibres musculaires, ça augmente la tension au niveau des fibres et augmente l’usure ( augmentation des risques de blessures)
Qu’est-ce que mesure le goniomètre ?
la rotation ( exemple du genou) Mesure l'angle
Cette personne travaille debout, ainsi elle tape sur le clavier d’ordinateur avec une extension du poignet de 70°.
D’après vous, pourquoi risque‐t‐elle de développer une blessure musculosquelettique au poignet ?
La tension au niveau du poignet est très élevé. La limite est de 70 alors il est en extension complète. Il étire son muscle pour l’extension du poignet, mais on veut raccourcir pour fléchir les doigts. Donc, ça augmente fortement les forces des muscles , des tendons et des ligaments. Alors, augmente les risque de blessures musculosquettique au niveau du poignet
Comment décrire le mouvement des segments corporels à l’aide de l’analyse qualitative?
- On transpose au niveau de chaque articulation les axes et les plans anatomiques.
- Le mouvement à l’articulation s’effectue autour d’un axe de rotation qui est perpendiculaire au plan dans lequel le segment se déplace.
- On identifie le début et la fin du mouvement.
IMPORTANT : Si le mouvement est complexe, il est préférable de le diviser en plusieurs phases (p. ex., mouvement sportif).
Quels sont les étapes à suivre lors d’une analyse qualitative?
- Diviser le mouvement en séquences temporelles (spécifique à chaque tâche motrice ou sportive).
- Utiliser les plans et axes anatomiques pour décrire le mouvement.
- Identifier les articulations impliquées dans le création du mouvement.
- Identifier les groupes musculaires prédominants à chaque articulation et déterminer le type de contraction musculaire (concentrique, excentrique, isométrique).
- Contraction concentrique = rétrécissement des fibres musculaires;
- Contraction excentrique = élongation des fibres musculaires;
- Contraction isométrique = aucune variation de la longueur des fibres musculaire.
- Identifier la direction des moments de force aux articulations lorsqu’il y a des accélérations angulaires.
- Finalement, identifier les instants où l’amplitude articulaire sont maximales.
Qu’est-ce qu’un moment de force ?
Lorsque la ligne d’action d’une force est excentrée par rapport à l’axe de rotation ou le centre de masse de l’objet, la force crée une rotation. Cette rotation est causée par un moment de force. ( La force ne passe par l’axe de rotation)
UN MOMENT DE FORCE EST UN VECTEUR DONC POSSÈDE UNE DIRECTION
Quel est l’équation du moment de force ?
M= r X F NE PAS CHANGER L'ORDRE M= Moment de force (Newton par mètre)Nm r = Bras de levier F = Force ( utiliser la règle de la main droite pour la direction du moment de force)
Qu’est-ce qu’un bras de levier?
Distance perpendiculaire entre l’axe de rotation et la ligne d’action de la force. L’angle entre ces deux vecteurs est 90°
Rotation anti-horaire et horaire?
Rotation anti-horaire –> positive
Rotation horaire –> négative
Quel est la définition du bras de levier de force et de résistance?
Levier (bras) de la force (LF) : distance perpendiculaire entre la ligne d’action de la force (F) et l’axe de rotation (appui). La force est une action motrice.
Levier (bras) de la résistance (LR) : distance perpendiculaire entre la ligne d’action de la résistance (R) et l’axe de rotation (appui). La résistance est un objet ayant une masse.
Qu’est-ce qu’un avantage mécanique (AM) et quel est son équation?
De plus, distinguer le type de levier.
L’avantage mécanique, AM, d’un système de levier est le rapport entre le levier de la force et le levier de la résistance.
AM =Lf/Lr
Si AM > 1, alors efficace (force plus grand que la résistance)–> levier inter- résistance ( l’humain en possède pas, mais présent dans les activités sportives et l’environnement) et inter-appui (l’humain en possède peu, mais on peut interagir avec un type de levier c’est-à-dire augmenter sa longueur de force)
Si AM < 1, alors inefficace ( Résistance plus grand que la force) –> Levier inter-moteur ( le plus commun chez l’humain)
Si AM = 1, alors l’efficacité du levier est nulle (Force est égale è la résistance)
Voir tableau diapo 42
Est‐ce toujours possible d’augmenter la longueur du levier de la force afin d’obtenir un bon avantage mécanique ?
Non, au niveau du corps humain c’est inter-moteur principalement. On ne peut pas changer l’insertion et l’origine d’un muscle pour augmenter AM .
Quelappareilpermetdemesurerl’équilibre?
Uneplateformedeforceouunsenseurinertielpositionnéauniveauducentre
demasse(sacrumhauteurdescrêtesiliaquessupérieures)
Quelappareilpermetdemesurerlacinématiqued’unesegment?
Descamérasdigitalesouoptoélectronique,oudessenseurs
électromagnétiques.
Oùdoit-onposerdesmarqueurspourmesurerunmouvementparticulier?
Lesmarqueursdoiventêtrelocalisésauxpointsanatomiques.
Quelappareilpermetdemesurerlestremblementsd’unepersonne?
Unaccéléromètrepermetdemesurerlestremblements.Ilestégalement
possibledemesurerlestremblementsàl’aidedecamérasdigitalesetàpartirdelaposition
calculerl’accélération.Toutefois,cetteapprocheexigeplusdeconnaissanceetderessource!
Définition de la caméra digitale et la caméra optoélectronique et l’émetteur électromagnétique.
La caméra digitale capte la réflexion de la lumière sur des marqueurs réfléchissants (marqueurs passifs).–> mesurer les pixels pour mesurer la position
La caméra optoélectronique capte des signaux infrarouge (marqueurs actifs).
L’émetteur électromagnétique émet un champ électromagnétique, lequel est capté par un récepteur.
Ces appareils permettent de quantifier objectivement la position des segments dans l’espace soit la position cartésienne (x,y,z) de chaque marqueur. ( la cinématique d’un mouvement)
Qu’est ce que la précision temporel de la mesure? –> trop faible pour décrire le mouvement
La fréquence d’échantillonnage d’un signal fait référence à la quantité d’information lue à la seconde.(plus le temps est petit plus que la fréquence est grande
- Si la fréquence d’échantillonnage est de 100 Hz, alors 100 mesures à la seconde sont effectuées.
- Plus la fréquence d’échantillonnage est élevée, plus la précision temporelle est meilleure.
- La fréquence d’échantillonnage adéquate varie en fonction du geste étudié :
- Une fréquence de 25‐50 Hz permet d’étudier la marche ;
- Une fréquence de 50‐100 Hz permet d’étudier la course ;
- Une fréquence de 200 Hz, permet d’étudier le sprint ;
- Une fréquence de 500 Hz permet d’étudier des impacts.
Théorème de Nyquist‐Shannon : La fréquence d’échantillonnage d’un signal doit être égale ou supérieure à deux fois la fréquence maximale du signale contenue dans ce signal.
Qu’est-ce que la précision spatiale de la mesure?
La précision des appareils de mesure varie; elle dépend de plusieurs facteurs.
- Plus une images digitales contient des pixels, plus elle sera précise. La technologie haute définition (HD) propose des images avec 1920 x 1080 pixels.
- Bien entendu, plus l’image contient de pixels plus les fichiers seront volumineux.
Les avantages et désavantages de la structure de calibration ( caméra digital) ?
- La structure de calibration permet de déterminer la relation entre le nombre de pixels et la distance physique connue entre deux marqueurs.
- La résolution d’une image numérique correspond au nombre de pixels. Plus il y a de pixels, plus la résolution est bonne.
AVANTAGES
- Système facile à utiliser
- Système peu coûteux
- Très bonne précision, comparable aux autres systèmes d’analyse du mouvement
- Pas de câble entre les marqueurs passifs et l’ordinateur, très utile lors de l’analyse du mouvement en sport.
- Plus il y a de pixels pour une distance donnée, plus la précision de la mesure sera bonne.
DÉSAVANTAGES
• Temps de traitement des images peut être long comparativement aux systèmes avec marqueurs actifs.
• Par contre, maintenant les logiciels de détection des marqueurs s’améliorent beaucoup et le temps de traitement est relativement rapide.
• Lorsque le contraste entre le marqueur passif et l’arrière de l’image n’est pas optimal, les logiciels de détection de la position des marqueurs ne peuvent faire le travail.
• Il est impératif d’obtenir un bon contraste avec l’arrière scène.
Quels sont les avantages et désavantages de la caméra optoélectronique?
*Diodes émettent de la lumière dans le domaine de l’infrarouge : marqueurs actifs
AVANTAGES
‐ Mesures précises
‐ Traitement des données très rapide DÉSAVANTAGES
‐ Cordons reliant les diodes à l’ordinateur
‐ Très coûteux (5,000$ – 200,000$)
(mauvaise idée de faire les films d’une gymnase qui fait des sauts)
L’analyse cinématique : un bon positionnement des marqueurs est primordiale
- Positionnés aux articulations, les marqueurs (passifs ou actifs) permettent de connaître la position des articulations.
- La position linéaire des marqueurs étant connue, il est possible de calculer l’angle formé par trois marqueurs. ( sauf pour la caméra digital qui ne permet pas de calculer des angles)
Quels sont les avantages et désavantages des senseurs électromagnétiques?
AVANTAGES
• Les coordonnées des senseurs sont accessibles immédiatement (c.‐à‐d., pas de digitalisation).
• L’orientation et la position cartésienne
des senseurs sont connues immédiatement (c.‐à‐d., pas de calcul d’angle à faire).
• Pas besoin de calibration. Le champ électromagnétique est déjà calibré (référentiel laboratoire (bloc gris – sur la droite)).
• Pas d’obstruction comme les systèmes optiques puisque le champ électromagnétique passe à travers le corps humain.
DÉSAVANTAGES
• Courte portée du champ électromagnétique, il est difficile de quantifier le mouvement lors d’un déplacement de plus de 2 mètres.
• Ne peut pas être utilisé lorsqu’il y a des structures métalliques. (exemple : Pas pour en ergonomie du travail près des structures métalliques )
Quels sont les avantages et désavantages de l’électrogoniomètre?
Quel est sa calibration?
AVANTAGE
‐ Abordable et relativement précis pour des mouvements selon un plan.
DÉSAVANTAGES
‐ Peut nuire aux mouvements
‐ L’axe du potentiomètre peut bouger avec le glissement de la peau lors de tâches dynamiques.
‐ Si l’axe de rotation de l’articulation n’est pas aligné avec l’axe de rotation de l’électrogoniomètre, les valeurs d’angle seront faussées.
Calibration : l’utilisateur fait une correspondance entre l’angle en degré et la valeur de voltage mesurée à l’aide de l’électrogoniomètre.
- Convention de voltage est converti en angle angulaire
- Règle de trois entre le voltage et angle mesuré
- Mesurer directement l’angle entre deux segments
ANALYSE CINÉMATIQUE
Quels appareils permettent de mesurer l’oriantation, la vitesse angulaire et l’accélération d’un segment (par rapport un vecteur de force gravitationnel) ?
Donnez les avantages et désavantages
LES SENSEURS INERTIELS (ANALYSE CINÉMATIQUE)–> Permet de mesurer la cinématique des mouvements en temps réel (quantifier)
Gyroscope : Mesure la vitesse de rotation au niveau des axes.
Inclinomètre : Mesurer l’angle par rapport à sa ligne d’action (orientation d’un segment)
Accéléromètre: Un accéléromètre permet de calculer les accélérations linéaires selon les trois axes du plan cartésien.
AVANTAGES
• Très précis pour mesurer l’orientation d’un segment en trois dimensions (c.‐à‐d., rotation autour des axes x, y et z).
• La dérivée de l’angle donnera la vitesse angulaire du segment. Un microcontrôleur dans l’appareil
• calcule automatiquement la vitesse angulaire.
DÉSAVANTAGES
‐ Sensible au choc (fragile)
‐ Référentiel inertiel (champ électromagnétique terrestre – référentiel laboratoire).
Qu’est- ce que le senseur inertiel mesure?
Senseur inertiel = mesure l’orientation, la vitesse angulaire et accélération linéaire
LE SENSEUR INERTIELLE NE CALCULE PAS LE MOMENT DE FORCE, mais plutôt avec les mesure du senseur inertielle et un modele biomécanique à partir du moment de force et la vitesse angulaire, on peut calculé la puissance
AVANTAGES :
-Ces senseurs permettent de mesurer la cinématique angulaire sans restriction car il n’y a pas de fil entre les senseurs et l’ordinateur (communication sans fil : technologie bluetooth).
-L’acquisition sur une longue durée (p. ex., plus de 10 secondes) engendre un décalage en amplitude du signal. Par conséquent, il est préférable d’enregistrer le mouvement sur une courte durée, si possible,
et faire une calibration avant chaque essai.
Qu’est-ce qui permet de calculer l’angle et la vitesse angulaire du tronc et à qui il est plus nécessaire de faire ce test et pourquoi?
-L’inclinomètre et le gyroscope collectent l’angle et la vitesse angulaire du tronc.
- Les personnes en perte d’autonomie à haut risque de chuter ( les personnes âgées) ont une vitesse angulaire du tronc beaucoup plus élevé que les jeunes. 85% des personnes qui se fracturent la jambes meurt après un an.
- Pour quantifier la stabilité de vos patients:
Faire un test de locomotion sur 10 mètres, après pendant 8 semaines prescrire des exercices qui permet d’améliorer la stabilité et refaire le test de locomotion pour voir si ça diminuer. Si diminuer = efficace.
Quels sont les avantages des accéléromètres qui mesure les accélérations linéaires?
AVANTAGES
• Très sensible aux variations de vitesse (accélération):peut servir à détecter un début de mouvement;
• Très sensible au choc et aux vibrations;
• Accélération tangentielle/angulaire;
• L’accéléromètre uni‐axial positionné sur la partie distale et toujours orienté dans la direction du mouvement mesurera l’accélération tangentielle.
• Il est préférable d’utiliser un accéléromètre triaxial afin de de mesurer les accélérations selon les trois axes.
• Référentiel inertiel (accélération gravitationnelle = 9.81 m/s2);
• L’accéléromètre est utilisé afin de quantifier les tremblements (maladie neurologique, fatigue musculaire, stabilité,…) ou les impacts.
Quantifier des tremblement chez les personne atteint de maladie neurologique ( exemle : parkinson)
Sécrétion de dopamine pas l’activité physique pourrait amener une diminution des tremblements atteints de parkinson.. possibilité de documenter ce facteur avec un ajout d’un entrainement physique
L’activité physique a amène un changement en augmentant la sécrétion de la dopamine et donc diminuer less tremblements
Qu’est-ce que la plateforme de force?
CINÉTIQUE
- Quantification de la cinétique ( force et moment de force)
- Elle permet de mesurer trois forces (Fx, Fy, Fz) et trois moments de force (Mx, My, Mz).
- Afin de quantifier l’équilibre d’une personne, on calcule à l’aide d’un logiciel tel que Matlab le point d’application de la force résultante lequel représente le centre de pression.
- Les moments sont autours de chaque axe.
- Plus la vitesse du centre de pression et l’excursion du centre de pression sont élevées, plus l’équilibre de la personne est précaire.
- Les mesures sont très précises.
Peut quantifier l’équilibre et l’amplitude de l’impact.
Exemple à se poser :
Quels sont les effets de la vitesse de course et de différents matériaux sur l’amplitude de la force verticale lors de l’impact en course à pied ?
La force verticale est plus grande lorsque les matériaux sont dures (panneau supérieur) et lorsque le vitesse de course est grande (panneau inférieur).
Relation du déplacement du centre de pression
CINÉTIQUE
- Le déplacement du centre de pression varie dans le temps en fonction de la stabilité de la personne.
- Plus l’amplitude du déplacement du centre pression est grand, plus la personne est instable.
- Plus l’amplitude des déplacements du centre de pression est grand, plus un effort musculaire est nécessaire afin de maintenir l’équilibre.
Quels sont les effets de la prise de médicaments pour l’équilibre?
Effet de la prise de médicament sur le contrôle de l’équilibre—> pourrait amener des chute à des personnes. Donc, 5h après la prise de médicament exemple : rester assis pour éviter les risque de blessures —> l’équilibre ( après 10 heures, retour à l’équilibre normal)
Certains médicaments augmentent l’amplitude des oscillations posturales. Les personnes âgées qui prennent ces médicaments sont plus à risque de chuter puisque l’amplitude des oscillations posturales
et la vitesse de celles‐ci sont reliés au risque de chute.
