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Analyse du mouvement dans un contexte clinique
La compréhension du mouvement humain normal et pathologique est un sujet complexe qui fascine et qui demeure un enjeu majeur pour la santé.
La vitesse de marche est même considérée comme un signe vital.
Le mouvement nécessite l’intégrité du système neuro-musculo-squelettique (figure 1.1). En effet, les systèmes proprioceptif, visuel, vestibulaire donnent les informations nécessaires aux systèmes nerveux central et périphérique qui transmettent la commande aux muscles lesquels vont s’activer pour déplacer les segments autour des articulations afin de créer un mouvement. Étant donné le nombre de systèmes impliqués dans la réalisation du mouvement, la compréhension fine de ce dernier est complexe.
Si un élément de ces systèmes est altéré, le mouvement souhaité ne pourra pas être effectué ou sera effectué avec difficulté et/ou avec douleur. Selon l’atteinte, le rôle du clinicien sera alors de permettre, de restaurer ou de sauvegarder un mouvement efficient et sans douleur. Avant d’établir la stratégie thérapeutique, le clinicien devra comprendre l’origine des troubles du mouvement. Devant la complexité du mouvement et de ses troubles, il pourra faire appel à un modèle « intégratif » comme la Classification internationale du fonctionnement, du handicap et de la santé (CIF) qui permettra de définir les différents éléments altérés du mouvement et ainsi aider à comprendre les troubles du mouvement et le handicap créé par ses troubles (figure 1.2).
Figure 1.2 Classification internationale du fonctionnement, du handicap et de la santé (CIF) définie par l’OMS (Organisation mondiale de la santé).
Une partie de l’examen clinique en orthopédie consiste à évaluer le mouvement du patient et ses troubles éventuels lors de la marche ou d’autres activités de la vie quotidienne.
L’œil est le premier outil utilisé par l’homme pour identifier ces troubles. Il est cependant limité dans la vitesse de traitement (perception inférieure à 10 Hz), la mémorisation et dans la possibilité d’observer plusieurs articulations et plusieurs plans (sagittal, frontal, transversal) en même temps.
L’enregistrement vidéo permet de pallier certaines de ces limitations et offre la possibilité de revoir le mouvement autant de fois que l’on souhaite à une vitesse de lecture choisie (ralentie).
La mesure précise du mouvement nécessite des outils de quantification qui peuvent être classés selon le type d’élément évalué : les événements temporels et/ou spatiaux du mouvement, le mouvement lui-même, les forces mises en jeu, l’activité musculaire, la dépense énergétique ou encore l’activité physique globale (figure 1.3).
Les événements temporels et/ou spatiaux du mouvement appelés paramètres spatio-temporels correspondent aux variables en lien avec la distance et le temps nécessaires pour réaliser un mouvement ou une tâche motrice. Les outils de mesure vont du simple chronomètre jusqu’au tapis instrumenté.
Le mouvement segmentaire ou articulaire est généralement mesuré à partir de systèmes d’analyse du mouvement où des marqueurs sont positionnés sur des repères anatomiques spécifiques.
Les forces et moments articulaires, qui sont à l’origine du mouvement, sont quantifiés à partir de plateformes de force ou de dynamomètres.
Les sections suivantes présenteront les différents outils et données disponibles pour analyser le mouvement humain. Une emphase particulière sera mise sur l’analyse de la marche qui, pour l’instant, est le seul examen du mouvement standardisé et reconnu par les tutelles de santé. Au terme de ce chapitre, le lecteur sera convaincu que l’analyse quantifiée du mouvement doit être intégrée dans le processus de prise en charge du patient ayant des troubles du mouvement.
Observation du mouvement
Outils subjectifs
Analyse vidéo
L’analyse vidéo est devenue pratiquement indispensable pour l’évaluation du mouvement dans le domaine clinique. Contrairement à l’œil nu et aux questionnaires, l’analyse vidéo permet de fixer un repère visuel du mouvement à un moment donné. L’enregistrement vidéo est un élément de comparaison au cours du temps qui permet d’apprécier l’évolution des anomalies ou encore l’effet d’une thérapie.
L’analyse vidéo du mouvement nécessite cependant quelques attentions, principalement en ce qui concerne la standardisation des prises de vues lors des enregistrements. Les caméras peuvent par exemple être fixées sur des trépieds dans un espace prédéfini pour évaluer la station debout ou la marche dans le plan sagittal (côté droit/atteint et gauche/sain) et frontal (face et dos) permettant d’éviter des prises de vues incorrectes (exemple : faux profils). À l’aide des systèmes de zoom disponibles, il est possible de cibler une articulation spécifique lors du mouvement.
L’enregistrement vidéo permet de visionner un nombre illimité de fois le mouvement étudié et permet également des arrêts sur image, des ralentis, facilitant son analyse. Par exemple, il est possible lors de la marche d’avoir une appréciation dans le plan sagittal de : la longueur du pas, l’inclinaison du bassin, la flexion et l’extension de la hanche, du genou et de la cheville. Dans le plan frontal, il est aussi possible d’observer l’angle de progression du pas.
Si la zone d’enregistrement a été standardisée, il est facile de déterminer quelques angles articulaires à l’aide de logiciels spécifiques de traitement d’images (figure 1.4A) ou la superposition du même mouvement lors de différentes visites (figure 1.4B). Par ailleurs, l’estimation de ces angles permet d’avoir une meilleure reproductibilité interobservateur qu’avec l’utilisation des seules vidéos.
Figure 1.4 A. Estimation de l’angle de l’articulation du genou, du tronc et de la cheville lors de la marche à l’aide du logiciel Kinovea. B. Superposition de deux images lors de deux visites pour l’examen de la marche à l’aide du logiciel Dartfish.
Paramètres spatio-temporels
Le mouvement quel qu’il soit peut être décomposé en plusieurs événements, phases et périodes permettant de mieux le caractériser.
Les paramètres spatio-temporels sont des indicateurs globaux sur l’organisation du mouvement dans l’espace et dans le temps. Les paramètres et exemples qui vont suivre concernent plus particulièrement la marche, mais ils pourraient être utilisés pour d’autres mouvements.
La vitesse de marche est le produit de deux autres paramètres nommés cadence et longueur du pas ou de la foulée1.
La cadence de marche correspond au nombre de pas réalisés par minute.
La longueur du pas correspond à la distance parcourue lors d’un pas. Normalement, elle est exprimée en mètre. La longueur du pas est surtout liée à la taille de la jambe. Les personnes avec des longues jambes ont des valeurs de longueur du pas plus grandes.
Il n’existe pas de grandes variations sur les valeurs normatives de la vitesse de marche, de la cadence et de la longueur du pas. La mesure de ces paramètres peut être influencée par le type d’instrument, la longueur et la largeur de la zone où le patient marche et le contexte d’évaluation (mesures prises à l’intérieur ou à l’extérieur). Kirtley a proposé des valeurs normatives pour les hommes et les femmes qui ont été enregistrées dans un couloir de marche de 5 m de long (tableau 1.1) [5].
Il est évident que la plupart des problèmes locomoteurs ont pour conséquence une altération de la vitesse de marche, de la cadence et de la longueur du pas [5].
Plusieurs problèmes de marche sont associés à une diminution de la longueur du pas (tableau 1.2). Afin de conserver une vitesse de marche fonctionnelle, la cadence peut augmenter, comme par exemple chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson (marche festinante).
Le cycle de marche correspond à la durée entre deux événements identiques qui surviennent lors la marche. Généralement, le cycle de marche commence à l’attaque du talon avec le sol. Il peut également être divisé en deux phases distinctes : phase d’appui et phase oscillante (figure 1.5).
La phase d’appui correspond à environ 60–62 % du cycle de marche et la phase oscillante à environ 40–38 % du cycle de marche [8].
La phase d’appui peut augmenter lors d’un problème lié à l’équilibre dû à des atteintes vestibulaires ou cérébelleuses [8].
Grâce à divers outils, ces mesures peuvent être réalisées de manière automatique et plus fiable. Parmi eux, les plus connus sont les détecteurs de passage, les podomètres, les accéléromètres, les radars de vitesse, les systèmes de géolocalisation (GPS), les systèmes de footswitches et les tapis instrumentés (figure 1.6). Le tableau 1.3 présente un résumé comparatif des différents instruments.
Cinématique
L’objectif de la cinématique est de décrire le mouvement linéaire et angulaire du corps humain sous diverses caractéristiques spatiales et temporelles.
La cinématique ne tient pas compte des forces internes et externes qui induisent le mouvement. Ces dernières sont traitées dans les paragraphes portant sur la cinétique et la dynamique du corps humain (page 22). Les paramètres fondamentaux utilisés dans l’analyse de la cinématique sont les mouvements des segments et des articulations au cours du temps et leurs dérivées (vitesse et accélération).
Afin de décrire un mouvement avec précision, par exemple celui de la marche, on fait appel à la notion d’instant(s) et de phase(s) durant lesquels le mouvement se produit. Ceci permet par exemple de situer de manière temporelle un déficit (figure 1.5).
Définitions
La notion de position d’un objet, par exemple celle d’un segment, correspond à sa localisation dans l’espace à un instant « t » donné. Le déplacement de cet objet sera observé selon une trajectoire représentant l’ensemble des positions successives de ce dernier (figure 1.7). Le déplacement peut s’effectuer le long d’une droite (mouvement rectiligne), le long d’un arc de cercle (mouvement circulaire) ou selon une courbe quelconque (mouvement curviligne).
Figure 1.7 Représentation des positions successives d’un point (talon) formant une trajectoire lors de la marche.
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