Analyse quantifiée de la marche

La marche est une activité essentielle de l’être humain. Elle permet à tout un chacun de se déplacer de manière autonome et en toute indépendance. Cependant, la marche est une activité complexe, nécessitant, avant d’arriver à maturité, un apprentissage de plusieurs années. Une fois arrivée à maturité, la marche devient une activité « automatique » ne demandant plus d’attention particulière et se décomposant en une série de mouvements qui se répètent selon un cycle bien précis. L’automatisation de cette activité a facilité son étude, principalement en permettant de mesurer et d’établir des normes biomécaniques dans les trois plans de l’espace de la marche normale. L’établissement de normes est primordial pour l’étude d’un mouvement car elle permet une comparaison en vue de l’étude d’un mouvement pathologique.

L’analyse quantifiée de la marche permet ainsi d’effectuer une étude en trois dimensions d’une marche pathologique et de la comparer à des normes préalablement établies.

Lors d’une analyse quantifiée de la marche, les variables cinématiques, cinétiques et électromyographiques sont étudiées. De plus, nous pouvons compléter cette analyse quantifiées de la marche par la mesure de la dépense énergétique durant la marche.

Les variables cinématiques permettent de décrire le mouvement et notamment, le déplacement, la vitesse et l’accélération linéaire et angulaire des différents segments du corps. Les mouvements des différents segments sont étudiés à l’aide d’un matériel opto-électronique, constitué de six caméras infra-rouges. Ces caméras vont permettre de localiser et de suivre le déplacement en 3 dimensions de balises réfléchissantes, collées à des endroits anatomiques précis du corps. En reliant ces points entre eux, on dispose d’une reconstruction en « bâtons », représentant les déplacements des différents segments du corps. A partir des déplacements ainsi calculés, on peut quantifier les déplacements linéaires et angulaires de chaque segment les uns par rapport aux autres et déterminer par intégrations successives les différentes vitesses et accélérations.

Les variables cinétiques permettent de déterminer les forces qui engendrent le mouvement. Pour ce faire, on utilise des plates-formes de force qui vont permettre, à l’aide des données cinématiques préalablement mesurées, de calculer les moments (défini par le produit de la force par la distance entre le vecteur force et le centre articulaire) au niveau de chaque articulation et les puissances (défini par le produit du moment articulaire et la vitesse angulaire) qui y sont développées.

Les données cinématiques et cinétiques sont exprimées sous forme de courbes, courbes qui sont, comme expliqué précédemment, comparées à des normes.

Les données électromyographiques sont recueillies le plus souvent à l’aide d’électrodes de surface collées sur la peau, ce qui nous renseigne sur les moments d’activité des muscles analysés durant le cycle de marche. En comparant le pattern d’activité recueilli à des normes, il nous est possible de repérer les muscles ayant une activité délétère durant la marche. En outre, des électrodes implantées dans les muscles peuvent être utilisées afin de recueillir soit l’activité électrique de muscles situés en profondeur (Tibial postérieur, Ilio-psoas) soit l’activité des différents chefs d’un même muscle (le quadriceps, par exemple) afin de repérer le chef ayant une activité anormale.

L’ensemble de ces données nous permet de quantifier des données biomécaniques liées à la marche et permet d’identifier de manière relativement précise les anomalies ainsi que le ou les muscles dont l’activité inappropriée entraîne un dysfonctionnement.

De cette manière, nous pouvons définir si les anomalies sont liées soit à une faiblesse musculaire, soit à une hypertonie spastique, soit à des co-contractions de muscles agoniste-antagoniste entraînant un enraidissement articulaire.

Ces résultats vont nous permettre dans certains cas de proposer une thérapeutique médicale (toxine botulique) ou chirurgicale (implantation de pompe à Baclofène en intrathécale, allongement musculaire, ostéotomie de réaxation osseuse, …).

Outre le potentiel diagnostique de cet examen, l’analyse quantifiée de la marche est également un puissant examen d’évaluation. En effet nous utilisons beaucoup cet examen afin d’évaluer les répercussions qu’aurait sur la marche l’inactivation d’un ou plusieurs muscles, obtenue à l’aide d’un bloc neurologique moteur ou dans une moindre mesure une injection de toxine botulique. Une fois la preuve faite que la marche est améliorée par de tel geste, nous pouvons conseiller avec plus de certitude la réalisation de gestes chirurgicaux, ayant des résultats définitifs mais irréversibles.

Déroulement d’une analyse quantifiée de la marche :
Durée : 2 à 3 heures selon les difficultés d’acquisition que l’on rencontre durant l’examen.

  1. Examen clinique des membres inférieurs et de la marche, dans lequel les amplitudes des différentes articulations, la force et la spasticité des différents muscles sont évaluées.
  2. La marche est filmée.
  3. Appareillage du patient : les balises réfléchissantes sont placées sur des sites anatomiques précis et des électrodes d’électromyographie sont collées sur les muscles dont on veut étudier l’activité durant la marche.
  4. Acquisition des données biomécaniques durant la marche : plusieurs acquisitions (une dizaine) sont nécessaires afin de pouvoir calculer des moyennes.
  5. Reconstruction du modèle par le médecin afin de pouvoir obtenir et interpréter les courbes de cinématique, de cinétique et d’électromyographie.

La dépense énergétique nous permet de mesurer l’énergie consommée durant la marche. La mesure de ce coût métabolique est réalisée suivant la méthode classique de calorimétrie indirecte, en circuit ouvert, et est réalisée à l’aide d’un spiromètre. La méthode calorimétrique indirecte consiste à évaluer la dépense énergétique à partir de la mesure de la consommation d’oxygène et de la production de gaz carbonique. Cette méthode est basée sur le fait qu’au cours de l’exercice physique, l’ensemble des réactions produisant de l’énergie résulte de l’oxydation des atomes de carbone et d’hydrogène et de leur transformation en gaz carbonique et en eau. En physiologie à l’effort, la spirométrie est généralement réalisé en circuit ouvert, le sujet inspirant l’air ambiant dont la composition est constante (20.93% d’oxygène, 0.03% de gaz carbonique, 79.04 % d’azote et de gaz inerte). La mesure du débit ventilatoire expiratoire et de la concentration en O2 et CO2 des gaz expiré permet de déterminer la consommation d’O2 et la production de CO2.

Dans notre laboratoire nous utilisons un spiromètre équipé d’analyseur d’O2 de type paramagnétique (QUARK, Cosmed, Italie,Polar), ne pouvant être déplacé et imposant d’effectuer l’analyse soit sur cyclo-ergomètre soit sur tapis roulant.