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BIOMECANIQUE

La biomécanique de l’os

Le squelette s’organise par rapports aux contraintes, le cartillage a une épaisseur maximale là où les contraintes sont les plus importantes (le genou aux niveau de la face postérieure de la patella).

L’os est un corps solide déformable et non homogène.
Sur le plan biomécanique, tout système articulaire doit ménager trois objectifs :
Mobilité.
Stabilité.
Minimisation de la pression maximale.

Une articulation est caractérisée par son rayon de courbure et son angle de couverture.
L’angle de couverture totale est en général de 60 degrés. C’est l’exemple de la hanche au niveau de la glène.
L’angle de couverture est le rapport entre les 2 surfaces.

A. Le cartilage :

Le cartilage est un tissu conjonctif différentié : en cartilage hyalin.
Il doit être solide et déformable, parfaitement poli pour limiter les forces de frottement.

Au total, le cartilage est caractérisé par :
sa résistance aux compressions et par la répartition de ses forces,
son amortissement des chocs,
ses quantités de déformations,
de glissements grâce à la fabrication synoviale.

Le cartilage n’est pas vascularisé (avasculaire) pour conserver son homogénéité qui est garantie de sa résistance.

Le cartilage s’invagine dans l’os. Il est constitué de fibres collagènes particulières organisées en deux systèmes.
Le système arciforme (en forme d’arc) cartilagineuse déformable est perpendiculaire à l’os, il sert à amortir les contraintes,
Un autre système est parallèle à l’os et est posé sur la partie supérieure des dômes, ce système permet le glissement.

A l’intérieur du cartilage se trouvent les chondrocytes, les molécules de protéoglycans fixent l’eau sous pression positive, la pression est supérieure à la pression atmosphérique.
L’eau est le principal constituant du cartilage.

Le système de glissements est très instable, il y a une instabilité rotatoire. Les forces de compression ont tendance à se transformer en forces de glissements. Il faut donc un contrôle musculaire exocentrique. Il fonctionne sous un amortissement visqueux, car il est chargé en eau sous pression (comme un pneu)
La trophicité du cartilage est donc faite par inhibition.

L’os est généralement creux. Cet évidemment est exploité à des fins physiologiques. A l’intérieur, la trophicité de l’os est assurée. L’évidemment allège l’os. Cela n’altère en rien sa résistance.
Il existe des contraintes mécaniques de flexion, de torsion, de cisaillement, de traction et de compression. L’état de tension de mesure en newtons par mètre carré (force par unité de surface) ou en Pascal (Pa).
La déformation est proportionnelle à l’effort et au module de YOUNG. Les contraintes qui s’exercent sur l’os ont une action de stimulation et d’organisation sur l’ostéogenèse.
Les rôles des chaînes musculaires sont de répartir les contraintes et donc de protéger l’os.
Les lignes d’actions musculaires ont une action particulière sur l’os. Le bassin se frontalise en position de quadrupédie, puis il se sagittalise avec les fessiers qui deviennent latéraux. Le moyen fessier impacte la tête fémorale dans le bassin.

Sur l’os, quatre aspects mécaniques sont à privilégier :
1. Le mouvement.
2. Le maintien postural.
3. La stabilisation articulaire.
4. La solidité de l’ensemble.

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