La clinique instrumentale

LA CLINIQUE

INSTRUMENTALE:

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La Stabilométrie

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Denis Ducommun

Évolution des espèces

La posture érigée défie les lois de la gravité

Coordination des mouvements segmentaires

Ouaknine. Université de la Méditerranée

LA POSTURE: ACTIVITÉ DE

POSITIONNEMENT DU

CORPS, PRÉPARANT À

L’ACTION ET ASSURANT

L’EFFICACITÉ DE SON

. (EXÉCUTION. (BOUISSET)

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:

Posture = Stabilisation + Orientation du corps

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’unmouvement volontaire.

LES RÉFÉRENTIELS POSTURAUX:

� Le référentiel allostérique : La vision.

� Le référentiel géocentré: le vestibule.

Le référentiel égocentré: la somesthésie.� Le référentiel égocentré: la somesthésie.

le muscle.

l’occlusion.

La dicrimination spatiale:

réduction de la surface des statokinésigrammes qui varie en fonction de l'écartement des grains de plombs.

LES SOLES PLANTAIRES

Sensation et Adaptation:

Régulation médullaire:

Muscle et Posture: Information et action

Les muscles de la charnière cervico-occipitale et du cou ont unedensité en fuseau-neuromusculaire exceptionnelle: 500/gr

Positionneurs spatiaux des réferentiels otolithiques

Positionneurs spatiaux du réferentiel visuel

Réflexe myotatique: rétrocontrôle négatif de lalongueur du muscle.

Inhibition Activation

a

FX spino-cérebelleux post

Voie pyramidale et extra-pyramidal

Occlusion

Somésthesie

D’ après Zafarimescu

NOYAUX VESTIBULAIRES:

Faisceau réticulo-spinal:

Réticulo-spinal + vestibulo-spinal= Syst extra-pyramidal

Voies Vestibulo-spinales:

Influences excitatrices sur motoAlpha et gamma des extenseurs.

Influences inhibitrices sur motoAlpha et gamma des fléchisseurs.

Reflexes vestibulo-spinaux:Reflexes vestibulo-spinaux:Origine canalaire et otolithique àLatence courte(50ms)

LE CERVELET:

Le lobe floculo-nodulaireSupervise le maintien deL’équilibre.

LE CERVELET:

Le vermis: supervise laMotricité axiale et proximale

Zone hemispherique inter:Motricité distale

Zone hémisphérique lat:Pprogrammation motrice

Mouvement de laMain droite:

Paramètres de

L’environement

Activité du

récepteur

Activité des fibresSensorielles

Activité des aires sensorielles

Impression

sensorielle

Perception

CodageDans lesOrganes des sens

Transmission

Décodage

Interprétation

subjective

Relation inter

système

expérience

RÉGULATION CENTRALE DE LA POSTURE:

SchémVision

Pro actif

Posture et mouvement

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Schéma

corporel

Réseaux

Posturaux

Tête

Tronc

Jambe

Vestibule

Proprio

Somésthésie

Rétroactif

D’ après Lacourt

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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 :SCHÉMAS DU GROUPE « ORION »Vicariance Posturale et croissance:

Muscles nucaux Info podales Info visuelles Croisement

Epigénése par Stabilisation selectiveDes synapses.(Changeux)

En Position Orthostatique:le sujet bouge tout le temps,

il n ’en a pas conscience.

Au-delà des 4°Il se produit

nécessairementun déplacement

d’un segment corporel= posture en dynamique et cinétique

le sujet bouge tout le temps,

il n ’en a pas conscience.

= posture en dynamique et cinétique

PENDULE INVERSÉ SIMPLE ARTICULÉ AU NIVEAU DES CHEVILLES

La station droite normale est légèrement inclinée sur l ’avant

Le modèle du pendule inversé simple est validé

La relation entre le couple de rappel Cheville et l ’angle θ est quasi-linéaire (Fitzpatrick et al j. of Physiology 1992)

Force de rappel anti-gravitaire due aux muscles du Triceps sural (Soléaire essentiellement)

composante de chute

Centre de gravité(CG) ou CentreDe masse(CdM):Barycentre des centres de masse Segmentaires.

Centre de pressions(CdP):Centre de pressions(CdP):Barycentre des forces résultantes deRéactions du support.

10

A

o

y

YX

P

x

P3=40P2=20

P1=10

TECHNOLOGIE DES PLATE-FORMESOuaknine. Université de la Méditerranée

Prescriptions AFP 85Denis D

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xB C

TP

PPlX

2

)(23

−=

TP

PPPlY

6

))(2(3 321 +−=

AB=BC=AC=l =400 mm ; PT = P1 +P2 +P3

mmX 14,57)402010(2

)2040(400+=

++

−= mmY 66

70*6

))4020(10*2(3400−=

+−=

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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.

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• 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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Indéterminations et ambiguïtés des mesures sur PF

Distribution des forces podales et centre de forces

Y

F2

Y

F2l1

l2

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Il existe une infinité de façons de réaliser un placement du centre de pression

X

XM >0

F1

F1 >F2

X

XM >0

F1

F1 >F2

Incohérence du pied d’appui et de la composante frontale moyenne du centre de pressions.

Asymétrie posturale et pied d’appui

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Sabots dynamométriquesDenis D

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12 3

11

2 3

9

1

Brevet 9915033. Ouaknine 1999

Cohésion mécanique fabrication aisée et faible coût

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FT FA

FA et FT ne dépendent pas de la position du pied de façon critique

et faible coût

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Différence de conception entre le TETRA AXIMETRE de Kohen Raz et les SABOTS

Torsion en « S » d’une lame flexible

Zone d’utilisation limitée

Kohen Raz

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flexible

Parallélogramme déformable

Précis sur toute la surface

Sabots

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Plaque TalonPesons

Plaque Métatarse

Reconstruction du STKG Général,à partir des

4 appuis et de la position des sabots

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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

Socle rigide

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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

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Neurinome intra canalaire gauche gamma 8/11/2001

Comparaison des postures statiques et dynamiques 1

Dynamique A-P YOStatique YO

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Révèle un pied moteur gaucheXm=-15. Pas de pied moteur

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

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Comparaison des postures statiques et dynamiques 2

Neurinome gauche opéré le 24/03/05

Dynamique A-P YOStatique YO

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Forte asymétrie des placements moyens

Pas d’asymétrie de placement

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CONDITIONS DE MESURE.

�Appui bipodal statique.

�Normes AFP.

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�Yeux ouverts (YO)�Yeux fermés (YF)�Durée: 51,2 sec

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�Appui bipodal dynamique sur plateau de Bessou

�En Ant-Post et Medio latéral.

�YO et YF.

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YO et YF.�Durée: 25,6 sec

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�Appui unipodal statique.�YO et YF.�Durée: 12,8 ou 25,6 sec

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�Durée: 12,8 ou 25,6 sec

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�Appui unipodaldynamique.

�YO et YF.�Durée:12,8 ou 25,6 sec

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DÉPLACEMENTS DU CENTRE DE PRESSION

(CDP).Denis D

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X

Y

Repère orthonormé (X,Y,Z)

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CDP ET ELLIPSE DE CONFIANCEDenis D

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DÉPLACEMENTS DU CENTRE DEMASSE

(CDM).Denis D

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CDM ET CDPDenis D

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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

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déplacements du Cdp� Surface de l’ellipse� LFS (long fct surf)� Romberg (SurfYF/SurfYO)x 100

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�Répartition G-D précise le Pied d’ appui .

�Répartition Avt pied-Arr pied

�Pente de la droite passant par CdP

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passant par CdP pied G moy,CdP moy,CdP pied D moy.

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Diagramme des asymétries

70 mm

Y.F

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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).

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30 mm

50 mm

malléoles

0-80 mm 80 mm

Y.O

Référence normative

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�Vitesse moyenne des déplacements du CdP (longueur).

�Variance de vitesse des déplacements du CdP.(Energie dépensée).

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dépensée).

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� Indice de Variance de Vitesse (IVV). IVV=(VVD-VVG)/(VVD+VVG)

� Il varie de +1 à –1 et précise le Pied Moteur et le Pied

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Moteur et le Pied Pilier.

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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)

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mun MKDEIVV = ( VVD-VVG ) / ( VVD+VVG )

Cette variable (centrée et réduite) varie de –1 à +1

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PIED PILIER, PIED MOTEUR.PIED D’APPUI.

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PARAMÈTRES TEMPORELS:

�Stabilogramme ant-post.

�Stabilogramme (G_D)

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(G_D)�Forces verticales(Z)

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Intercorrélation des excursions sagittales entre les deux pieds

Cas clinique (Sabots)

C (0)=0 ; YO

CGD(0)=0,7 ; YF

• cond : Y.O, aucune coordination des deux

Au délai zéro, l’intercorrélation doit être supérieure à 0,8 chez un sujet normal (bonne coordination des deux pieds)

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CGD(0)=0 ; YOcoordination des deux pieds (découplage)

• Y.F, coordination moyenne par raidissement de l’axe inter malléolaire (meilleur couplage)

• Atteinte neurologique ?

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�Auto-corrélation:X-X,Y-Y

� Inter-corrélation:X-Y,G-D

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PARAMÈTRES SÉQUENTIELS.

�Analyse spectrale des composantes A-P , G-D, Z

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A-P , G-D, Z par FFT(Fast Fourrier Transformée )

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THEOREME DE FOURIER

On démontre qu’un signal périodique quelconque peut se ramener à une somme de signaux sinusoïdaux convenablement choisis.

y T

� somme de sinusoïdes de périodes :

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t

Fonction périodique quelconque

périodes :T, T/2 , T/3, etc.

i.e de fréquences :

F, 2F, 3F, etc.

La sinusoïde de fréquence F = 1/T , est dite fondamentale

Toutes les autres composantes sont dites harmoniques

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FOURIER (SUITE)

++ =

Fonction périodique résultant de la superposition de 2 sinusoïdes de périodes Tet T/3

t

T/3

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Éditeur

F

2F

nF

∑

Synthèse : Orgue électronique

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ANALYSE SPECTRALE

F0

2F0

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SignLab

nF0

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Patient Kwar., homme 81 ans: Tremblements ; Parkinson? ; Clonus ?

FFT Z pied G

Comparaison des spectres sous chaque piedOuaknine. Université de la Méditerranée

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FFT Z pied D

4 Hz

Un tremblement à 4 Hz apparaît nettement sous le pied droit

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� the Fourier Spectrum of postural sway as follows:

� F1 = 0.01 - 0.1 HZ F5 = 0.50 - 0.75 HZ

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� F2 = 0.1 - 0.25 HZ F6 = 0.75 - 1.00 HZ� F3 = 0.25 - 0.35 HZ F7 = 1.00 - 3.00 HZ� F4 = 0.35 - 0.50 HZ F8 = 3.00 HZ and above

Clustered into four (F1, F2-F4, F5-F6, F7-F8) ranges

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The Low Frequency Band (F1)

Normal postural performance is characterized by the domination of the highest intensity at the lowest frequency range (0.1 Hz).

This appears to indicate that posture for normal persons is controlled by an intact oculomotor vestibular-

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persons is controlled by an intact oculomotor vestibular-otolythic 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 areinsensitive to body displacements below 0.2 Hz

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The Low Medium Frequency Band (F2-F4)

Such sway is physiologically manifest in drunkenness, but also in states of fatigue and physical exhaustion.

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

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(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 HzThe semicircular part of the peripheral vestibular system appears to play an important role in this buffer mechanism

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The High Medium Frequency Band (F5-F6)

Intensified sway at High Medium Range reflects the mobilization ofsomato-sensoryreactions mediated by the motor apparatus of the lowerextremities, the spine andlower back

When the patients underwent back muscles training, which

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When the patients underwent back muscles training, whichirritated their somatosensory system, a significant intensification in thefrequenciesF5-F6 was observed.

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The High Frequency Band (F7-F8)

High frequency oscillations are a sign of central nervous involvement, ofteninvolving tremor.

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Ondelettes

(courbe d’enveloppe.)

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Cas clinique : neurologiquePat. Chap., H 31 ans: fente syringomyélique de D5 à D10 ; Babinski gauche ; syndrome pyramidal gauche

Patient de Lionel Barbier

ZG(t) Pied gauche ZD(t) Pied droit

6,7 Hz

Sabot-Lab

Décomposition en ondelettes : le pic à 6,7 Hz est dominant sous le pied droit

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6,7 Hz

Mise en évidence de troubles de la motricité, du control moteur, de la coordination et une forme de spasticité .

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Analyse en ondelettes du tir : Représentation Fréquence- temps. Sujet Ber., H 30 ans: pieds nus

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5 tirs en moins de 4 secondes Pics FFT remarquables

Séquence posturale : un intérêt indéniable des ondelettes

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Problème pour le clinicien : Trop de paramètres. Lesquels choisir ?

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 :

1) Choisir et éliminer les redondances par exemple la longueur et la vitesse moyenne. Faire une analyse en composante principale

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vitesse moyenne. Faire une analyse en composante principale

2) s’orienter vers un autre mode de présentation plus synthétique.

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Une solution : Le Profil Postural

Les frontières de normalité et d’anormalité sont statistiquement déterminées

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Tentation :

N paramètres �

UN paramètre = la surface de l’étoile?

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Profil comparé Homme Mar. Neurinome intra canalaire gauche YO

Statique Dynamique

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Pb de coordination plus sévère en dynamique

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Les paramètres spécifiques aux Cyber-sabots

Asymétries de type statique

54%

26% 20%

46%

En plus des descripteurs classiques applicables aux données monopodales

Asymétries de type dynamique

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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

Notion de pied moteur.

IVV=(VVD-VVG)/(VVD+VVG)

IPM

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X droit ; Pivot droit X droit ; Pivot gauche X gauche ; Pivot gauche

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RESULTATSTactique du pied chez une population de 66 enfants

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mun MKDEX gauche; Pivot droit X centré; Pivot gauche Appui quasi unipodal

Pas de cohérence apparente entre « pied d’appui » et « pied pivot »

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Neurinome intra canalaire gauche gamma 8/11/2001

Comparaison des postures statiques et dynamiques 1

Dynamique A-P YOStatique YO

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Révèle un pied moteur gaucheXm=-15. Pas de pied moteur

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

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