Optimiser la réadaptation fonctionnelle
La recherche internationale actuelle et en particulier européenne s’est lancée depuis quelques années dans les défis du patient virtuel et de la médecine numérique1. Les modèles biomécaniques2 du corps humain sont personnalisables à partir de l’imagerie médicale et permettent une meilleure prise en charge des patients.
Ces modèles peuvent représenter le squelette, les organes, les cellules avec différents niveaux de complexité.
Pour la médecine physique et de réadaptation, notamment dans le cadre de la récupération d'une fonction motrice optimale suite à un accident des transports, les modèles du système musculo-squelettique constituent le meilleur atout. Ces modèles biomécaniques viennent en support de l’analyse du mouvement, qui est un examen clinique reconnu par l’assurance maladie3. Ils favorisent alors une médecine de plus en plus individualisée et une meilleure évaluation du service médical rendu.
Cela peut être le cas pour une personne amputée ou blessée au niveau de la moelle épinière. En effet, le choix et le réglage les plus adaptés de la prothèse ou du fauteuil roulant4 conditionnent fortement le retour à la mobilité et à l’autonomie dans les activités de la vie quotidienne et professionnelles.
La modélisation biomécanique pour mieux diagnostiquer les capacités fonctionnelles …
Dans ce contexte, les modèles du système musculo-squelettique donnent accès à un très grand nombre d’informations. Celles-ci ne peuvent pas être directement mesurées mais sont estimées par la modélisation. Ces informations peuvent guider l’équipe de réadaptation (médecins rééducateurs, appareilleurs, kinésithérapeutes, ergothérapeutes, etc.) dans leur diagnostic et dans le suivi d’une personne en situation de handicap moteur.
Le corps humain est ainsi modélisé par un ensemble de segments rigides, de liaisons mécaniques et de câbles. Les informations issues de ces modèles biomécaniques permettent notamment d’illustrer la dépense d’énergie nécessaire pour se déplacer et les efforts auxquels sont soumis les os, les articulations, les ligaments, les tendons5. Ces informations apportent ainsi un éclairage unique sur les capacités fonctionnelles d’une personne et, en particulier, celles qui ont été lésées puis restaurées après un accident.
Modélisation musculo-squelettique du membre inférieur pendant la marche.
… et mieux pronostiquer le retour à la mobilité.
L’analyse du mouvement et les modèles du système musculo-squelettique aident donc à optimiser la récupération de la fonction motrice en évaluant de façon objective l’effet immédiat d’un programme de rééducation ou la mise en place d’un appareillage.
Cet examen clinique et la modélisation biomécanique peuvent révéler à cette occasion, les compensations et sur-contraintes dans les membres non lésés, qui provoquent à terme des troubles musculo-squelettiques secondaires. Cette même évaluation, conduite dans les activités de la vie courante les plus contraignantes (comme, par exemple, le déplacement en pente ou en dévers et le passage de seuil), contribue à bien cerner les conditions du retour à la mobilité.
1 L’Ifsttar est membre du VPH Institute qui promeut à l’échelle européenne la recherche biomédicale intégrée. Consultez la feuille de route
2 « La biomécanique est l'exploration des propriétés mécaniques des organismes vivants ainsi que l'analyse des principes d'ingénierie faisant fonctionner les systèmes biologiques. » Définition Wikipédia
3 Fiche d'acte abrégée sur l'Analyse tridimensionnelle de la marche sur plateforme de force".
4 Le Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs a participé à un projet de recherche national financé par l’ANR. Cette initiative a conduit à l’édition d’un livre sur les choix et les réglages du fauteuil roulant manuel. Plus d'infos sur ce livre.
5 Un modèle musculo-squelettique du membre inférieur a été développé au Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs par Florent Moissenet, Laurence Cheze, et Raphaël Dumas et validé avec des mesures sur patients portants une prothèse de genou instrumentée.
Pour aller plus loin ...
- Cheze, L. Biomécanique du mouvement et modélisation musculo-squelettique. Techniques de l'Ingénieur, MED8050 , 2014.
- Cheze, L., Moissenet, F., Dumas, R., 2015. State of the art and current limits of musculo-skeletal models for clinical applications. Science et Motricité, In press 90:7-17.
- Moissenet F., Cheze, L., Dumas, R., 2014. A 3D lower limb musculoskeletal model for simultaneous estimation of musculo-tendon, joint contact, ligament and bone forces during gait. Journal of Biomechanics 47(1): 50-58.
- Moissenet, F., Cheze, L., Dumas, R., 2017. Individual muscle contributions to ground reaction and to joint contact, ligament and bone forces during normal gait. Multibody System Dynamics, 40(2), 193-211.
