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La biomécanique au service du diagnostic des boiteries
PREMIÈRE PARTIE : APPORT DE LA BIOMÉCANIQUE DANS L’ANALYSE ET L’INTERPRÉTATION DE L’EXAMEN LOCOMOTEUR
La pathologie locomotrice constitue une part importante de l’activité des vétérinaires équins. Depuis près de deux siècles, les hommes se sont intéressés à la locomotion du cheval (Van Weeren 2001). Le progrès technologique a permis à l’homme d’avancer dans la description qualitative et quantitative de la locomotion du cheval. Les connaissances acquises ont permis de décrire la locomotion du cheval sain mais également les adaptations mises en place par le cheval boiteux. Une boiterie est la manifestation d’un désordre anatomique ou fonctionnel qui apparaît soit en mouvement soit en station. Le diagnostic des boiteries requiert une connaissance détaillée de l’anatomie et de la physiologie des membres. De plus en plus, les cliniciens s’intéressent aux données de la biomécanique pour mieux interpréter la symptomatologie observée au cours de l’examen clinique locomoteur. 1. L’examen clinique locomoteur La réalisation d’un examen locomoteur est indiquée lors d’affection évidente de l’appareil locomoteur telle qu’une boiterie, une déformation de la région des tendons ou d’une articulation. Il doit également être envisagé lors d’intolérance à l’effort, de difficultés au travail ou lors de visite d’achat. Au cours de cet examen, les praticiens doivent investiguer la boiterie afin d’aboutir à un diagnostic anatomique et lésionnel. Ce diagnostic est indispensable pour établir le pronostic sportif ou/et le choix thérapeutique. Cet exercice demande au praticien une démarche diagnostique complète : recueil de l’anamnèse, évaluation du cheval à distance, palpation des structures anatomiques, observation de la démarche du cheval, réalisation d’examens complémentaires et choix de la thérapeutique dans le cas de boiterie. 1.1. Anamnèse Il s’agit d’une discussion avec le propriétaire. Le praticien recueille des données sur le cheval : son âge, le sexe, la race… Il se renseigne également sur l’utilisation du cheval, son niveau de performance, l’identification du problème (boiterie visible, gêne au travail…), les circonstances d’apparition, son évolution, la réponse à d’éventuels traitements réalisés au préalable. Tous ces 12 éléments peuvent fournir des pistes pour le diagnostic, pour le pronostic sportif et pour les options thérapeutiques. 1.2. Examen statique 1.2.1. Examen à distance Les praticiens doivent d’abord considérer le cheval dans sa globalité afin de ne pas passer à côté d’un élément important. La conformation doit être minutieusement étudiée. La symétrie, la hauteur, la largeur et la conformation de chaque structure anatomique doivent être inspectées. Par exemple, une amyotrophie des muscles doit évoquer une boiterie chronique évoluant depuis plusieurs semaines. Une atteinte neurologique ne sera cependant pas exclue d’emblée. Le vétérinaire observera également la symétrie des reliefs osseux. En effet des fractures, luxations ou processus dégénératifs de type arthropathie peuvent entrainer une modification des reliefs osseux (déplacement du grand trochanter en cas de fracture ou la présence d’un éparvin en région dorsomédial du tarse par exemple). De la même manière, une distension d’un récéssus articulaire évoque une atteinte de cette même articulation. La région des tendons doit également être observée pour vérifier l’absence de déformation. Après avoir observé attentivement le cheval, il convient de se rapprocher et passer à une détection plus fine des anomalies : la palpation des structures anatomiques. 1.2.2. Palpation La palpation est un élément important de l’examen locomoteur. Elle est même essentielle chez les chevaux de sport. En effet, une lésion de desmite du ligament suspenseur n’est pas toujours associée à une boiterie évidente mais peut être responsable de contre performances. Le praticien doit évaluer méticuleusement toutes les parties de l’appareil musculo-squelettique. La palpation doit être standardisée afin de n’oublier aucun élément. En général, on commence par les membres antérieurs, d’abord distalement puis on remonte proximalement jusqu’à l’épaule. Le rachis est ensuite palpé des cervicales jusqu’au bassin. Enfin, on descend distalement sur les postérieurs. Les structures anatomiques des membres doivent être palpées à l’appui mais aussi au soutien. En effet, la sensibilité des tendons ne peut être testée qu’au soutien et cela permet de mobiliser les articulations digitales. Pour une palpation plus précise, le clinicien doit utiliser ses doigts et la paume de sa main. Il doit rechercher tout signe d’inflammation : chaleur, rougeur, tuméfaction, douleur et diminution de mobilité des articulations. La chaleur est un des signes les plus précoces et est facilement perceptible. La rougeur est difficile à évaluer car la peau du cheval est pigmentée en général. La 13 tuméfaction peut être détectée dès l’inspection. Mais lorsqu’elle est discrète, elle peut passer inaperçue en l’absence de palpation minutieuse. Enfin la mobilisation des articulations permet de mettre en évidence une réduction de l’amplitude de mouvement, mais également la présence de craquements ou de crépitements osseux. La comparaison de chaque structure anatomique à son homologue controlatéral permet de mieux appréhender une anomalie. Cependant, il faut toujours garder à l’esprit que cette anomalie peut être bilatérale (Ross, 2010d). 1.3. Examen dynamique L’objectif de l’examen dynamique est de déterminer le ou les membres boiteux, une incoordination des membres et la source de la douleur. Il est nécessaire de connaître la démarche d’un cheval non boiteux et de définir les étapes de la foulée pour reconnaître une locomotion anormale. La foulée est séparée en deux phases : l’appui et le soutien. Lors de la phase d’appui, le pied est en contact avec le sol. En revanche, lors de la phase de soutien, le pied ne touche pas le sol. Ces deux phases sont séparées l’une de l’autre par deux phases de transition. Entre la phase de soutien et la phase d’appui, le pied vient au contact du sol. Depuis le premier contact du pied avec le sol jusqu’à l’immobilisation du pied, on parle du poser du pied. Au cours de la phase d’appui, le poids du corps se déplace crânialement provoquant une mise en charge progressive du membre. La charge est maximale lorsque l’articulation métacarpo-phalangienne atteint son extension maximale. Lorsque les talons décollent du sol, on parle de phase de lever du pied. Cette phase se poursuit jusqu’à ce que la pince décolle, elle aussi, du sol (Davies et al., 2007). Lors de la phase de soutien, le membre avance vers l’avant, on parle de protraction du membre. Lors de la phase d’appui, on parle de rétraction du membre.
Les outils de la recherche en biomécanique
Aujourd’hui, la recherche sur la locomotion utilise essentiellement deux méthodes d’analyse : la cinématique et la cinétique. 2.1. L’étude cinématique par des systèmes opto-électroniques La cinématique est une discipline de la mécanique qui étudie les mouvements en faisant abstraction des causes générant ce mouvement. L’objectif de ce type d’étude est de décrire les mouvements des segments corporels et les variations d’angle des articulations au cours du déplacement. Il est possible d’analyser les mouvements en deux dimensions ou en trois dimensions. Dans les deux cas, le principe d’acquisition est relativement similaire. Le cheval est équipé de marqueurs placés sur la peau en regard des articulations du membre (Figure 1). Des marqueurs peuvent également être placés sur la ligne du dos pour évaluer les mouvements du tronc lors de la locomotion. Il existe plusieurs types de marqueurs : en deux dimensions (il s’agit de disques de 2 à 3 cm de moyenne recouverts d’un matériau réfléchissant) ou en trois dimensions (marqueurs sphériques). Ces marqueurs doivent être collés sur la peau avec une colle forte pour éviter qu’ils ne se décollent avec la transpiration du cheval. De plus, cette colle évite que le marqueur ne bouge sur la peau et les poils, créant ainsi des mouvements parasites. Le tissu conjonctif sous-cutané est élastique. Lors du déplacement des membres, la peau se déplace sur les os. D’après Clayton et Schamhardt (2001), Van Weeren et al. (1990a, 1990b, 1992) ont quantifié ces mouvements et des algorithmes de corrections ont été créés. Ils peuvent être utilisés pour des chevaux de conformation similaire, au pas ou au trot, à une vitesse identique à celle décrite dans les articles Le cheval équipé de ses marqueurs est filmé par une caméra, placée perpendiculairement au déplacement du cheval, pour une analyse en deux dimensions. Pour une analyse en trois dimensions, deux caméras sont nécessaires. Il n’y a pas de recommandation précise pour l’angle entre les deux caméras, mais il faut que tous les marqueurs positionnés sur le cheval soient visibles par les deux caméras. Il est préférable d’utiliser des marqueurs sphériques pour l’analyse en trois dimensions car quelle que soit la position de la caméra, le marqueur conserve une forme circulaire sur l’image. Des points de contrôle (marqueurs dont on connaît parfaitement la position), doivent être mis en place pour calibrer les images. Ensuite, les coordonnées de chaque marqueur sont relevées dans un référentiel adapté. Ceci peut être fait manuellement ou automatiquement avec un système positionnant chaque donnée. On obtient alors, pour chaque marqueur, une série de coordonnées en fonction du temps. On peut ainsi retracer sa trajectoire au cours de la foulée. Grâce à l’ensemble des marqueurs, on obtient une description à la fois qualitative et quantitative du déplacement de chaque segment osseux lors de la locomotion. On regroupe les données en trois groupes : temporelles, déplacement linéaire, mesures angulaires. Les variables temporelles permettent de décrire la durée de la foulée, le patron de la foulée et la coordination des membres. Les variables de déplacement permettent de décrire la longueur de la foulée, le placement des membres les uns par rapport aux autres. En deux dimensions, les variables angulaires correspondent à une flexion ou à une extension des articulations dans le plan sagittal. En trois dimensions, les mouvements de rotation et d’abductionadduction des articulations peuvent éventuellement être ajoutés à l’analyse (Clayton et Schamhardt, 2001)
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Table des matières
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES ILLUSTRATIONS
INTRODUCTION
PREMIÈRE PARTIE : APPORT DE LA BIOMÉCANIQUE DANS L’ANALYSE
ET L’INTERPRÉTATION DE L’EXAMEN LOCOMOTEUR
1. L’examen clinique locomoteur
1.1. Anamnèse
1.2. Examen statique
1.2.1. Examen à distance
1.2.2. Palpation
1.3. Examen dynamique
2. Les outils de la recherche en biomécanique
2.1. L’étude cinématique par des systèmes opto-électroniques
2.2. L’étude cinétique
3. La biomécanique au service du diagnostic des boiteries
3.1. Quantification objective d’une asymétrie de la locomotion
3.1.1. Description cinématique
3.1.1.1. Mouvements des membres
3.1.1.2. Mouvements de la tête et du tronc
3.1.2. Description cinétique
3.2. Sollicitations et conséquences anatomo-fonctionnelles de l’examen dynamique
3.2.1. Le cercle au trot
3.2.1. Montée sur un plan incliné
DEUXIÈME PARTIE : ÉTUDE CINÉTIQUE DE L’EXAMEN LOCOMOTEUR DU
CHEVAL : APPLICATION À L’ANALYSE DU DÉPLACEMENT SUR LE CERCLE AU
TROT
1. MATÉRIEL ET MÉTHODE
1.1. Chevaux
1.2. Instruments de mesure
1.3. Procédures d’enregistrement
1.4. Traitement des données
1.5. Analyse des données
2. RÉSULTATS
2.1. Vitesse
2.2. Effet de la direction (membre interne ou externe
2.2.1. Variables temporelles
2.2.2. Forces exercées par le pied et impulsions
2.2.3. Moments
2.2.4. Centre de pression
2.3. Effets du sol
2.3.1. Variables temporelles
2.3.2. Force exercée par le pied sur le sol et impulsions
2.3.3. Moments
2.3.4. Centre de pression
3. DISCUSSION
3.1. Analyse des résultats
3.2. Bilan des effets du cercle et des effets du sol
3.3. Implications cliniques
TROISIÈME PARTIE : ÉTUDE CINÉTIQUE DE L’EXAMEN LOCOMOTEUR :
APPLICATION À L’ANALYSE DU DÉPLACEMENT EN MONTÉE ET EN DESCENTE
SUR UN PLAN INCLINÉ AU TROT
1. MATERIEL ET METHODE
1.1. Chevaux
1.2. Instruments de mesure
1.3. Procédures d’enregistrement
1.4. Traitement des données
1.5. Analyse des données
2. RÉSULTATS
2.1. Vitesse
2.2. Effet du plan incliné (monté vs descente) sur les antérieurs
2.2.1. Variables temporelles
2.2.2. Forces exercées par le pied et impulsions
2.2.2.1. Force longitudinale
2.2.2.2. Force transversale
2.2.2.3. Force verticale
2.2.3. Moments
2.2.3.1. Moment autour de l’axe longitudinal
2.2.3.2. Moment autour de l’axe transversal
2.2.3.3. Moment autour de l’axe vertical
2.2.4. Centre de pression
2.2.5. Variables accélérométriques
2.3. Effet du plan incliné (montée vs descente) sur les postérieurs
2.3.1. Forces exercées par le pied et impulsion
2.3.1.1. Force longitudinale
2.3.1.2. Force transversale
2.3.1.3. Force verticale
2.3.2. Moments
2.3.3. Centre de pression
2.3.4. Variables accélérométriques
2.4. Différence observées entre les antérieurs et les postérieurs
2.4.1. Forces exercées par le pied et impulsions
2.4.1.1. Force longitudinale
2.4.1.2. Force transversale
2.4.1.3. Force verticale
2.4.2. Moments
2.4.2.1. Moment autour de l’axe longitudinal
2.4.2.2. Moment autour de l’axe transversal
2.4.2.3. Moment autour de l’axe vertical
2.4.3. Centre de pression
2.4.4. Variables accélérométriques
3. DISCUSSION
3.1. Analyse des résultats
3.2. Bilan des effets du plan incliné
3.3. Implications cliniques
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
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