La biomécanique : qu’est-ce que c’est ?

La biomécanique étudie tous les mouvements mécaniques de notre corps. L’ensemble de notre corps fait l’objet de différentes études scientifiques dans le but d’analyser et de comprendre pourquoi et comment un organisme vivant peut effectuer des mouvements.

Ce domaine de l’ingénierie met en évidence le rapport entre les structures et les fonctions de tous les organes du corps humain, à savoir : 

• Les molécules
• Le collagène
• Les tissus
• Les organes
• Les muscles
• Les articulations

Pratiquement, la biomécanique nous aide à comprendre par exemple, comment les protéines agissent sur nos cellules afin de produire de l’énergie et de faire face à nos efforts.

En somme, des plus petits composants de l’organisme jusqu’aux éléments les plus importants, le mécanisme de chaque composant est analysé et étudié.

Sur le plan technologique, la biomécanique se concentre sur l’étude du fonctionnement de l’être vivant dans le but d’améliorer la robotique. Dans ce cas, on parle de biomécatronique.

Historique de la biomécanique

L’Antiquité

Les premières recherches sur la biomécanique sont apparues il y a des milliers d’années, soit dans l’Antiquité. Aristote serait le premier scientifique à s’intéresser au système complexe et mécanique des organismes vivants, dont l’homme.

La Renaissance

Les recherches n’ont cessé d’évoluer en passant par la période de la Renaissance, vers le XVIIe siècle. Cette époque représente une période prospère en ce qui concerne l’évolution des connaissances scientifiques. Léonard de Vinci fait partie des grands acteurs qui ont participés aux descriptions approfondies de la mécanique du mouvement.  

Le XIXe siècle

Cette époque marque le début des analyses scientifiques du mouvement notamment la locomotion. Les études ont permis de mieux comprendre comment fonctionnent les systèmes articulaires et musculaires.

Du XXe siècle à ce jour

Aujourd’hui, on assiste au développement de la biomécanique en tant que science moderne. La biomécanique est alors étudiée dans de but d’améliorer la qualité de vie en général.

La biomécanique : comment ça marche ?

On ne peut parler de biomécanique sans comprendre son fonctionnement. Pour cela, 5 éléments entrent en interaction : Le mouvement : La vitesse et l’accélération sont les principaux composants qui caractérisent le mouvement d’un corps à travers l’espace La force qui se traduit par l’attraction qui est à la base de l’accélération ou de la décélération et l’arrêt, le changement de direction d’un corps en mouvement. La quantité de mouvement Les leviers qui caractérisent les points d’appui et l’axe de rotation. Chez l’homme, les leviers sont principalement les bras et les jambes. L’équilibre qui nous permet de maintenir la stabilité. L’alignement du centre de gravité favorise votre équilibre.

Dans quels domaines de la santé s’applique la biomécanique ?

La biomécanique se concentre sur la reproduction des mouvements du corps humain. Ce qui permet, par conséquent de comprendre l’origine de certains problèmes médicaux.

Plusieurs résultats sur la santé et sur l’amélioration de la qualité de vie sont donc enregistrés à ce jour :

Dans l’ergonomie

Pour la conception du poste de travail, la biomécanique aide les experts dans la mise en place d’un poste de travail pratique en limitant les contraintes sur l’ensemble du corps

Dans le sport

La biomécanique permet aux sportifs d’améliorer leurs performances. En analysant la cinématique, la dynamique et la force statique, un sportif peut optimiser ses efforts.

Mais l’optimisation de la performance n’est pas uniquement l’objectif de la biomécanique dans le sport. C’est également une science qui aide dans la préservation de la structure du corps humain. En cas de dysfonctionnement, la biomécanique permet entre autres de corriger et de réparer la structure du corps.

Dans la médecine

Comprendre le mécanisme des mouvements de notre corps aide ainsi les chercheurs à aider les personnes amputées à recouvrir leur mobilité. Par exemple, une personne amputée du bras ou de la jambe peut à nouveau effectuer des mouvements par l’innervation musculaire ciblée. C’est donc une grande avancée dans l’élaboration des prothèses et dans la chirurgie.

Dans la robotique

Grâce à la reproduction de mouvements, les fonctions des machines s’élargissent.

Cas pratiques de l’utilité de la biomécanique

Un exosquelette capable de réduire l’effort pendant la marche à pieds

Pour assimiler facilement les fonctions de la biomécanique, prenons exemple sur la marche à pieds. La marche est une activité que nous exerçons quotidiennement. Pour optimiser notre énergie, des universitaires américains ont mis en place un dispositif qui aiderait à réduire de 7% l’effort physique.

Comment ? Le système est assez simple. Il ne s’agit pas d’un dispositif complexe nécessitant l’utilisation d’une batterie ou d’autres sources d’énergie. Il s’agit tout simplement d’un léger dispositif en fibre de carbone ayant le même poids qu’une chaussure standard de 500g.

Le dispositif a pour rôle de réduire l’utilisation des muscles du mollet. Ce dernier consomme, en effet de l’énergie qui permet la propulsion. Donc lorsque le pied s’appuie au sol, un petit ressort accroché derrière le tendon par un levier maintient le mouvement de contraction du talon d’Achille.

Les membres bioniques

En France, jusqu’à 15 000 personnes sont amputées d’un membre supérieur. Ce chiffre important motive les chercheurs à innover les membres bioniques en approfondissant les recherches sur la biomécanique.

Le développement des membres bioniques est toujours en cours mais quelques membres bioniques font leur apparition dans la médecine pour retrouver une fonction perdue :

Les mains ou bras bioniques : c’est un dispositif imitant la forme de la main avec les 5 doigts. C’est une prothèse reliée au cerveau et calibrée de manière à ce que le propriétaire puisse commander le plus naturellement possible sa main ou son bras.

La jambe bionique : des capteurs installés sur la jambe saine permettent de commander les mouvements de la jambe artificielle.

L’oreille bionique : ce dispositif permet aux personnes ayant perdues l’ouïe de capter des signaux électriques pour les transformer en sons.

Les yeux bioniques : c’est un système de micro caméra permettant au patient de profiter de la vue grâce à des impulsions visuelles.

La biomécanique permet donc d’étudier l’ensemble de la biologie et les mouvements afin d’améliorer les performances physiques et apporter des innovations dans la médecine. Pour la médecine de demain, le développement de la biomécanique permettra aux personnes qui ont subi une amputation de retrouver la fonction de leur membre.

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