LA CLINIQUE INSTRUMENTALE:

LA CLINIQUE
INSTRUMENTALE:
Denis Ducommun MKDE
La Stabilométrie
Denis Ducommun
Ouaknine. Université de la Méditerranée
Évolution
des espèces
La posture érigée
défie les lois de la
gravité
Coordination des
mouvements
segmentaires
LA POSTURE:
ACTIVITÉ DE
POSITIONNEMENT DU
CORPS, PRÉPARANT À
L’ACTION ET ASSURANT
L’EFFICACITÉ DE SON
EXÉCUTION. (BOUISSET)
Posture = Stabilisation + Orientation du corps
Le maintien d’une posture est un phénomène actif.
Il fait appel à une activité motrice dite « posturale ».
L’ activité motrice posturale a 3 fonctions essentielles:
•Lutter contre les effets de la gravité.
•Assurer l’équilibre du corps immobile soumis à une force externe.
•Coordonner le maintien de l’équilibre du corps et l’exécution d’un
mouvement volontaire.
LES RÉFÉRENTIELS POSTURAUX:
Le référentiel allostérique : La vision.
Le référentiel géocentré: le vestibule.
Le référentiel égocentré: la somesthésie.
le muscle.
l’occlusion.
La dicrimination spatiale:
LES SOLES PLANTAIRES
réduction de la surface des statokinésigrammes qui varie en fonction de l'écartement
des grains de plombs.
Sensation et Adaptation:
Régulation médullaire:
Muscle et Posture: Information et action
Les muscles de la charnière cervico-occipitale et du cou ont une
densité en fuseau-neuromusculaire exceptionnelle: 500/gr
Positionneurs spatiaux des réferentiels otolithiques
Positionneurs spatiaux du réferentiel visuel
Réflexe myotatique: rétrocontrôle négatif de la
longueur du muscle.
a
Inhibition
Activation
Voie pyramidale et extrapyramidal
FX spino-cérebelleux post
Occlusion
Somésthesie
D’ après Zafarimescu
NOYAUX VESTIBULAIRES:
Faisceau réticulo-spinal:
Réticulo-spinal
+ vestibulo-spinal
= Syst extra-pyramidal
Voies Vestibulo-spinales:
Influences excitatrices sur moto
Alpha et gamma des extenseurs.
Influences inhibitrices sur moto
Alpha et gamma des fléchisseurs.
Reflexes vestibulo-spinaux:
Origine canalaire et otolithique à
Latence courte(50ms)
LE CERVELET:
Le lobe floculo-nodulaire
Supervise le maintien de
L’équilibre.
LE CERVELET:
Le vermis: supervise la
Motricité axiale et proximale
Zone hemispherique inter:
Motricité distale
Zone hémisphérique lat:
Pprogrammation motrice
Mouvement de la
Main droite:
Paramètres
de
L’environe
ment
Codage
Dans les
Organes
des sens
Activité
du
récept
eur
Activité
des fibres
Sensori
elles
Trans
mission
Activité
des aires
sensori
elles
Déco
dage
Impress
ion
sensori
elle
Inter
prétati
on
subject
ive
Percep
tion
Relation
inter
système
expérience
RÉGULATION CENTRALE DE LA POSTURE:
Posture et mouvement
Vision
Vestibule
Proprio
Somésthésie
Schém
a
Réseaux
Tête
Posturaux
Tronc
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Pro actif
Jambe
corpore
l
Rétroactif
D’ après Lacourt
Le systéme pro-actif: les Ajustements
Posturaux Anticipés (APA) :
La régulation rétro-active:
Stratégie de hanches, stratégie de chevilles:
Hanches
chevilles
Les stratégies posturales:
Lacour
Calibration du système postural: exp de Melvill Johnes
LA MATURATION
DU SYSTÈME POSTURAL
:
Vicariance Posturale et croissance:
SCHÉMAS DU GROUPE
Muscles nucaux
« ORION »
Info podales
Info visuelles
Croisement
Epigénése par
Stabilisation selective
Des synapses.(Changeux)
En Position
Orthostatique:
le sujet bouge
le tout
sujetlebouge
temps,
tout
le
temps,
il n ’en a pas conscience.
il n ’en a pas conscience.
Au-delà des 4°
Il se produit
nécessairement
un déplacement
d’un segment corporel
= posture en dynamique et cinétique
PENDULE INVERSÉ SIMPLE ARTICULÉ
AU NIVEAU DES CHEVILLES
Le modèle du pendule inversé
simple est validé
La station droite
normale est
légèrement inclinée
sur l ’avant
composante
de chute
Force de rappel anti-gravitaire
due aux muscles du Triceps sural
(Soléaire essentiellement)
La relation entre le couple de rappel Cheville et l ’angle θ est quasi-linéaire
(Fitzpatrick et al j. of Physiology 1992)
Centre de gravité(CG) ou Centre
De masse(CdM):
Barycentre des centres de masse
Segmentaires.
Centre de pressions(CdP):
Barycentre des forces résultantes de
Réactions du support.
Ouaknine. Université de la Méditerranée
TECHNOLOGIE DES PLATE-FORMES
Prescriptions AFP 85
P2=20
P1=1
0
A
y10
x
X
P
B
C
x
AB=BC=AC=l =400 mm ; PT = P1 + P2 +P3
X =
X =
l ( P3 − P2 )
2 PT
400 ( 40 − 20 )
= + 57 ,14 mm
2 (10 + 20 + 40 )
Y=
Y =
l 3 (2 P1 − ( P2 + P3 ))
6 PT
400 3 ( 2 * 10 − ( 20 + 40 ))
= − 66 mm
6 * 70
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o
Y
P3=40
Ouaknine. Université de la Méditerranée
Intérêt et limitation de la plate-forme (PF) de
posturolgie
la projection au sol du centre de gravité et ses excursions (STKG) obtenus sur
plate-forme nous renseignent d’une part sur les asymétries de la posture
moyenne et d’autre part sur la qualité de son contrôle.
• Rationalisation : normes AFP 85
• Simplicité, précision, coût,
encombrement
• Bonne reproductibilité
-
Indétermination de la contribution de
chaque pied à
- l’asymétrie
- l’instabilité
La localisation du centre de pressions (CdP) sur plate-forme unique
ne dit rien sur la symétrie des appuis podaux.
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+
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Indéterminations et ambiguïtés des mesures sur PF
Distribution des forces podales et centre de forces
Y
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l2
F2
l1
F1 >F2
F1
X
XM >0
Il existe une infinité
de façons de réaliser
un placement du
centre de pression
Incohérence du pied
d’appui et de la
composante frontale
moyenne du centre de
pressions.
Asymétrie posturale et pied
d’appui
Sabots dynamométriques
Denis Ducommun MKDE
Ouaknine. Université de la Méditerranée
Brevet 9915033. Ouaknine 1999
3
2
9
1
11
1
2
3
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Cohésion
mécanique
fabrication aisée
et faible coût
FA et FT ne dépendent
pas de la position du
pied de façon critique
FT
FA
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Différence de conception entre le TETRA AXIMETRE de Kohen Raz et
les SABOTS
Zone
d’utilisation
limitée
Torsion en « S » d’une lame
flexible
Précis sur toute la surface
Parallélogramme
déformable
Sabots
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Kohen Raz
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Reconstruction du STKG Général,à partir des
4 appuis et de la position des sabots
Plaque
Métatarse
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Plaque
Talon
Pesons
Socle rigide
Les informations de force des 4
plaques servent à construire les
STKG de chaque pied et le STKG
général en tenant compte de la
position et de l’orientation relatives
des pieds
Ouaknine. Université de la Méditerranée
Usages hors normes des Cyber-Sabots
II) Posturologie dynamique
Les sabots sont sur le plateau instable (Bessou)
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En situation instable :
mise en jeu d’autres mécanismes et entrées sensorielles.
Accès direct à la dynamique d’équilibration
Recueil séparé de la dynamométrie monopodale
Comparaison des postures statiques et
dynamiques 1
Neurinome intra canalaire gauche gamma 8/11/2001
Statique YO
Dynamique A-P YO
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Xm=-15. Pas de pied moteur
Révèle un pied moteur gauche
Les oscillations du plateau de Bessou sont de nature à exciter les boucles réflexes
vestibulo-spinales et à révéler les éventuelles asymétries du tonus des jambes
Comparaison des postures statiques et
dynamiques 2
Neurinome gauche opéré le 24/03/05
Statique YO
Dynamique A-P YO
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Pas d’asymétrie de placement
Forte asymétrie des placements
moyens
CONDITIONS DE MESURE.
bipodal
statique.
Normes AFP.
Yeux ouverts (YO)
Yeux fermés (YF)
Durée: 51,2 sec
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Appui
Appui
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bipodal
dynamique sur
plateau de Bessou
En Ant-Post et
Medio latéral.
YO et YF.
Durée: 25,6 sec
unipodal statique.
YO et YF.
Durée: 12,8 ou 25,6 sec
Denis Ducommun MKDE
Appui
Appui
Denis Ducommun MKDE
unipodal
dynamique.
YO et YF.
Durée:12,8 ou 25,6
sec
DÉPLACEMENTS DU CENTRE DE PRESSION
(CDP).
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X
Y
Repère orthonormé (X,Y,Z)
CDP ET ELLIPSE DE CONFIANCE
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DÉPLACEMENTS DU CENTRE DE MASSE
(CDM).
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CDM ET CDP
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PARAMÈTRES ÉTUDIÉS :
Paramètres spatiaux.
Paramètres temporels.
Paramètres fréquentiels.
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PARAMÈTRES SPATIAUX:
X moyen du CdP
Y moyen du CdP
Longueur des
déplacements du Cdp
Surface de l’ellipse
LFS (long fct surf)
Romberg
(SurfYF/SurfYO)x 100
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Répartition
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G-D
précise le Pied d’
appui .
Répartition Avt
pied-Arr pied
Pente de la droite
passant par CdP
pied G moy,CdP
moy,CdP pied D
moy.
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Diagramme des asymétries
Diagramme des asymétries des
placements moyens du CdP. Les deux
enregistrements placent des moyennes
en avant de la ligne de référence (+
30mm environ en avant de l’axe
malléolaire).
70 mm
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Y.F
50 mm
Y.O
Référence
normative
30 mm
malléoles
-80 mm
0
80 mm
Vitesse
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moyenne
des déplacements
du CdP (longueur).
Variance de vitesse
des déplacements
du CdP.(Energie
dépensée).
Indice
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de Variance
de Vitesse (IVV).
IVV=(VVDVVG)/(VVD+VVG)
Il varie de +1 à –1
et précise le Pied
Moteur et le Pied
Pilier.
Ouaknine. Université de la Méditerranée
Pied Pilier-Pied Ballant : Indices proposés
• Indice de placement moyen (IPM) pente de la droite des X moyens
• Indice de vitesse (IVV) i.e entre la variance de la vitesse du pied droit
(VVD) et la variance de la vitesse du pied gauche (VVG)
Denis Ducommun MKDE
IVV = ( VVD-VVG ) / ( VVD+VVG )
Cette variable (centrée et réduite) varie
de –1 à +1
PIED PILIER, PIED MOTEUR.
PIED D’APPUI.
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PARAMÈTRES TEMPORELS:
ant-post.
Stabilogramme
(G_D)
Forces
verticales(Z)
Denis Ducommun MKDE
Stabilogramme
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Cas clinique (Sabots)
Intercorrélation des excursions sagittales entre les deux pieds
Au délai zéro, l’intercorrélation doit être supérieure à 0,8 chez un sujet
normal (bonne coordination des deux pieds)
CGD(0)=0 ; YO
• cond : Y.O, aucune
coordination des deux
pieds (découplage)
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CGD(0)=0,7 ; YF
• Y.F, coordination
moyenne par raidissement
de l’axe inter malléolaire
(meilleur couplage)
• Atteinte neurologique ?
Auto-corrélation:X-
X,Y-Y
Inter-corrélation:XY,G-D
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PARAMÈTRES SÉQUENTIELS.
spectrale des
composantes
A-P , G-D, Z
par FFT(Fast
Fourrier
Transformée )
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Analyse
THEOREME DE FOURIER
On démontre qu’un signal périodique quelconque peut se ramener
à une somme de signaux sinusoïdaux convenablement choisis.
T
somme de sinusoïdes de
périodes :
t T, T/2 , T/3, etc.
i.e de fréquences :
Fonction périodique quelconque
F, 2F, 3F, etc.
La sinusoïde de fréquence F = 1/T , est dite fondamentale
Toutes les autres composantes sont dites harmoniques
Denis Ducommun MKDE
y
FOURIER (SUITE)
+
=
Fonction périodique résultant de la
superposition de 2 sinusoïdes de périodes T
et T/3
t
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T/3
F
2F
nF
Synthèse : Orgue
électronique
∑
Éditeur
ANALYSE SPECTRALE
F0
nF0
SignLab
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2F0
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Denis Ducommun MKDE
Ouaknine. Université de la Méditerranée
Comparaison des spectres sous chaque pied
Patient Kwar., homme 81 ans: Tremblements ; Parkinson? ;
Clonus ?
FFT Z pied G
Denis Ducommun MKDE
FFT Z pied D
4 Hz
Un tremblement
à 4 Hz apparaît
nettement sous le
pied droit
the
F1 = 0.01 - 0.1 HZ
F2 = 0.1 - 0.25 HZ
F3 = 0.25 - 0.35 HZ
F4 = 0.35 - 0.50 HZ
F5 = 0.50 - 0.75 HZ
F6 = 0.75 - 1.00 HZ
F7 = 1.00 - 3.00 HZ
F8 = 3.00 HZ and above
Clustered into four (F1, F2-F4, F5-F6, F7-F8)
ranges
Denis Ducommun MKDE
Fourier Spectrum of postural sway as
follows:
The Low Frequency Band (F1)
This appears to indicate that posture for normal
persons is controlled by an intact oculomotor vestibularotolythic mechanism
This type of system is believed to maintain normal
steady posture with minimal effort and stress and
maximal persistence, not involving any activity of the
semi-circular canals, which are
insensitive to body displacements below 0.2 Hz
Denis Ducommun MKDE
Normal postural performance is characterized by the
domination of the highest intensity at the lowest
frequency range (0.1 Hz).
The Low Medium Frequency Band (F2-F4)
Such sway is physiologically manifest in drunkenness, but also in
states of fatigue and physical exhaustion.
Denis Ducommun MKDE
patients with peripheral vestibular pathology typically sway
at this range .It is interesting to note that a pendulum with the
length that corresponds to the average height of a human body
(i.e. 1.60 m) would swing at 0.3 - 0.4 Hz
the human organism is equipped with some type of a postural
“buffer system” which is “calibrated” to counterbalance medium
Frequency sway around 0.3 Hz
The semicircular part of the peripheral vestibular system appears
to play an important role in this buffer mechanism
The High Medium Frequency Band (F5-F6)
Denis Ducommun MKDE
Intensified sway at High Medium Range reflects the mobilization of
somato-sensoryreactions mediated by the motor apparatus of the lower
extremities, the spine andlower back
When the patients underwent back muscles training, which
irritated their somatosensory system, a significant intensification in the
frequenciesF5-F6 was observed.
The High Frequency Band (F7-F8)
High frequency oscillations are a sign of central nervous involvement, often
involving tremor.
Denis Ducommun MKDE
Ondelettes
(courbe
d’enveloppe.)
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Ouaknine. Université de la Méditerranée
Cas clinique : neurologique
Pat. Chap., H 31 ans: fente syringomyélique de D5 à D10 ; Babinski gauche ;
syndrome pyramidal gauche
Décomposition en ondelettes : le pic à 6,7 Hz est dominant sous le pied droit
ZG(t) Pied gauche
Patient de Lionel
Barbier
ZD(t) Pied droit
6,7 Hz
Mise en évidence de troubles de la motricité, du control moteur, de la
coordination et une forme de spasticité .
Denis Ducommun MKDE
Sabot-Lab
Ouaknine. Université de la Méditerranée
Analyse en ondelettes du tir : Représentation Fréquence- temps.
Sujet Ber., H 30 ans: pieds nus
Denis Ducommun MKDE
5 tirs en moins de 4 secondes
Pics FFT remarquables
Séquence posturale : un intérêt indéniable des ondelettes
Problème pour le clinicien : Trop de paramètres.
Lesquels choisir ?
1) Choisir et éliminer les redondances par exemple la longueur et la
vitesse moyenne. Faire une analyse en composante principale
2) s’orienter vers un autre mode de présentation plus synthétique.
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Les travaux récents concernant la dynamique non linéaire (Portrait de
phase, dimension Fractale, exposant de Lyapunov), les travaux sur la
diffusion Brownienne, Cepstre et autres sont de nature à faire exploser le
nombre de descripteurs. Il faut :
Une solution : Le Profil Postural
Tentation :
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Les frontières
de normalité et
d’anormalité
sont
statistiquement
déterminées
N paramètres UN paramètre =
la surface de
l’étoile?
Profil comparé
Homme Mar. Neurinome intra canalaire gauche YO
Statique
Dynamique
Denis Ducommun MKDE
Pb de coordination plus sévère en dynamique
Ouaknine. Université de la Méditerranée
Les paramètres spécifiques aux Cyber-sabots
En plus des descripteurs classiques applicables aux données
monopodales
Asymétries de type statique
46%
26%
20%
28%
26%
1.
Répartition moyenne de la
charge sur les 4 appuis (talon,
métatarse).
2.
La balance entre les 2 pieds
pied d’appui
3.
Indice de Placement Moyen
(IPM) : angles tibio-tarsiens
différents
IPM
Notion de pied moteur.
IVV=(VVD-VVG)/(VVD+VVG)
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54%
Asymétries de type dynamique
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RESULTATS
Tactique du pied chez une population de 66 enfants
X droit ; Pivot droit
X centré; Pivot gauche
X gauche ; Pivot gauche
Appui quasi unipodal
Pas de cohérence apparente entre « pied d’appui » et « pied
pivot »
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X gauche; Pivot droit
X droit ; Pivot gauche
Comparaison des postures statiques et
dynamiques 1
Neurinome intra canalaire gauche gamma 8/11/2001
Statique YO
Dynamique A-P YO
Denis Ducommun MKDE
Xm=-15. Pas de pied moteur
Révèle un pied moteur gauche
Les oscillations du plateau de Bessou sont de nature à exciter les boucles réflexes
vestibulo-spinales et à révéler les éventuelles asymétries du tonus des jambes