Société de biomécanique
Le Blog

par R. Trama.

La course à pied et les différentes pratiques sportives induisent des chocs et des vibrations transitoires au niveau des tissus mous à chaque impact avec le sol. Ces impacts et vibrations peuvent générer un stress mécanique important (Zadpoor and Nikooyan, 2011) qui accroit le risque de fatigue et de blessure de sur-sollicitation (Hreljac, 2004).

Le premier objectif de ce projet de recherche était consacré au développement de méthodes de traitement du signal d’accélération et d’analyse statistique afin de mieux caractériser les impacts et vibrations subies par le sportif. Le second objectif était de définir les facteurs externes, tels que le type de mouvement, le matériel sportif, ou la fatigue neuromusculaire altérant le comportement vibratoire en pratique écologique.

Fig1 TramaFigure 1 :  Exemple d’une transformée en ondelettes continue sur un signal d’accélération. La carte à droite représente les coefficients d’ondelettes en fonction du temps et de la fréquence de vibration.

Avec le développement de méthodes de traitement du signal (transformée en ondelettes continue) et statistiques (Statistical nonParametric Mapping, (Trama et al., 2021a) nous avons montré que la vibration des tissus mous était différente de la vibration musculaire et que, ainsi, les accéléromètres ne permettaient de caractériser que partiellement la vibration du muscle par rapport à une échographe ultra rapide (Figure 2, Trama et al., 2021b).

Fig2 Trama
Figure 2 : Comparaison des cartes de coefficients d’ondelettes entre la mesure par accéléromètres (ACC) et échographie (ECHO). Les clusters clairs (A, B1 et B2) représentent les différences significatives entre les deux moyens de mesures obtenus avec une analyse SPM. Adapté de Trama et al. (2021b)

L’augmentation de la vitesse de course (Figure 3, Trama et al., 2019a) et les mouvements effectués lors de la pratique de sports collectifs (Trama et al., 2020; 2021c) génèrent des impacts à plus grande amplitude et à plus haute fréquence, ainsi que des vibrations des tissus mous plus amples que la course en ligne droite. Une identification du type de mouvement a été rendu possible grâce à la mesure des impacts et l’usage d’un réseau de neurones convolutifs (Trama et al., 2019b), permettant de franchir une première étape dans l’évaluation de la dose vibratoire subie par un sportif lors de sa pratique. Parmi le matériel sportif évalué, seul un revêtement sportif coulissant a permis de réduire l’amplitude de l’impact au sol (Robin Trama et al., 2021c). Enfin, une étude réalisée lors des courses de l’UTMB a permis d’observer une stratégie de protection de l’organisme après des efforts de type trail en diminuant l’amplitude et la fréquence des vibrations des muscles les plus sollicités (Trama et al. (soumis)).

Fig3 Trama
Figure 3 : Effet de la vitesse de course sur la représentation fréquentielle de la vibration du gastrocnemius medialis. En dessous des courbes, l’ANOVA (bande noire) et les tests post-hoc (bandes bicolores) sont représentés. Une couleur est au-dessus d’une autre, cette condition entraine plus d’énergie à ces fréquences que l’autre. Adapté de Trama et al. (2019a)

Les perspectives de travail concernent d’une part, l’amélioration de la caractérisation de la vibration musculaire avec des accéléromètres fixés sur la peau et d’autre part la détermination de l’effet d’une exposition répétée à des vibrations transitoires sur le système neuromusculaire et musculo-squelettique.

Référence

Hreljac A. Impact and overuse injuries in runners. Med Sci Sports Exerc 2004;36:845–9.
Trama R, Blache Y, Hautier C. Effect of rocker shoes and running speed on lower limb mechanics and soft tissue vibrations. J Biomech 2019a;82:171–7. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2018.10.023.
Trama Robin, Hautier C, Blache Y. fctSnPM: Factorial ANOVA and post-hoc tests for Statistical nonParametric Mapping in MATLAB. JOSS 2021a;6:3159. https://doi.org/10.21105/joss.03159.
Trama R, Hautier C, Blache Y. Input and Soft-Tissue Vibration Characteristics during Sport-Specific Tasks: Medicine & Science in Sports & Exercise 2020;52:112–9. https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000002106.
Trama R, Hautier C, Blache Y. Sport-related impact classification through a convolutional neural network. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering 2019b;22:S267–9. https://doi.org/10.1080/10255842.2020.1714908.
Trama Robin, Le Solliec T, Blache Y, Hautier C. Heel impacts, tibial shocks and soft tissue vibrations in young basketball players: influence of movements and court construction. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering 2021c;24:S17-18. https://doi.org/10.1080/10255842.2021.1978758.
Trama Robin, Hautier CA, Souron R, Lapole T, Fouré A, Blache Y. Is Accelerometry an Effective Method to Assess Muscle Vibrations in Comparison to Ultrafast Ultrasonography? IEEE Transactions on Biomedical Engineering 2021b;68:1409–16. https://doi.org/10.1109/TBME.2020.3035838.
Zadpoor AA, Nikooyan AA. The relationship between lower-extremity stress fractures and the ground reaction force: A systematic review. Clinical Biomechanics 2011;26:23–8. https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2010.08.005.

Publication

Trama, R. (2021). Caractérisation et étude des vibrations dans la pratique sportive. Université de Lyon, 2021. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03520594

L’auteur

photo

Robin Trama, Human Performance Lab, Faculty of Kinesiology, University of Calgary, Canada.

Robin Trama a obtenu sa thèse de doctorat à l’Université Claude Bernard Lyon 1 en 2021. Sa thèse portait sur l’étude des vibrations des tissus mous dans les différentes pratiques sportives, afin de mieux en comprendre les effets sur le système musculosquelettique. Actuellement, Robin est postdoctorant a l’Human Performance Lab de l’Université de Calgary (Canada). Ses travaux portent sur l’évaluation de la vibration musculaire lors de la pratique et suivent directement les perspectives de sa thèse.

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