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Explorations 2017-10-11T03:20:15+00:00

Baropodométrie : qu’est ce que c’est ?

Principe

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Sujet sur la plateforme et affichage sur ordinateur

La baropodométrie est une technique qui permet de mesurer les forces « sous » le pied pendant la marche. Une plate-forme de baropodométrie est une surface où sont juxtaposés des capteurs de force qui peuvent être de technologie à résistance ou capacitance variable. Chacun de ces capteurs mesure plusieurs fois par seconde la force qui lui est appliquée. La mesure effectuée est alors transférée à un système informatique (un micro-ordinateur portable) qui fait la synthèse des mesures de l’ensemble des capteurs durant une période de temps donné. À partir de ces chiffres, l’ordinateur calcule les différentes valeurs de pressions, temps d’appui, barycentre etc. Pour faciliter l’interprétation, les résultats sont mis en image à l’écran en figurant les zones de même valeurs dans la même couleur, ce qui permets de dessiner par exemple l’image isobarique du pied si l’on s’intéresse au pression.

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La plateforme

Les plates-formes d’usage courant ne mesurent que la composante verticale (plate-forme dite deux axes) de la force de réaction du sol et sont composées de surfaces qui comprennent de deux à quatre capteurs par centimètre carré avec une fréquence de mesure allant de vingt cinq à cent hertz.

Baropodométrie statique

Comme son nom l’indique , il s’agit d’une étude du pied à l’arrêt. L’étude du pied se fait sur le sujet debout sur la plate forme en position statique.

Baropodometrie_statique

Trois représentations différentes des mêmes données numériques générées par une plate-forme deux axes (ici système Emed™ de Novel™ Allemagne)

Bien que souvent utilisée pour réaliser des orthèses, la baropodométrie statique n’apporte aucune information sur les événements qui se passent sous le pied pendant la marche.

Les mesures de pression à l’arrêt n’ont pas un grand intérêt. Elles confirment souvent que les durillons sont des zones d’hyper appui et qu’il s’agit d’une réaction de la peau, qui en s’hyperkératinisant « essaye » d’augmenter la surface d’appui pour diminuer la pression. Ces mesures statiques peuvent néanmoins être utiles chez les sujets qui marchent très peu ou très lentement avec une perte complète des automatismes. Elles peuvent alors aider à la réalisation de semelles de compensation dont le but est de diminuer les douleurs en répartissant mieux les forces d’appuis.

Baropodométrie dynamique

La baropodométrie dynamique consiste à observer la variation des forces sous le pied pendant la marche. Elle peut être de deux types :

La Baropodométrie dynamique synthétique (BDS)

Classiquement les données dynamiques sont présentées sous forme synthétique sur une image du pied qui fait la synthèse d’un paramètre. Les chiffres de pression relevés par plusieurs études sont relativement concordants . Il existe un seuil de normalité qui est estimé à 10kg/cm² (1MPa). , les pics de pression maximum enregistrés sont les plus élevés pour les deuxième, troisième et quatrième métatarsiens (4kg/cm²) puis pour, l’hallux (3.5kg/cm²), le premier métatarsien (3.1 kg/cm²) et le cinquième métatarsien (2.3kg/ cm²)

Si les métatarsiens médians, du fait de leur stabilité structurelle, représentent la zone de pression maximum avec des temps de pression assez similaires, il existe une grande variabilité parmi les individus qui oscillent entre médial et latéral pour distribuer les pressions maxima. On remarque fréquemment lorsque le 2e métatarsien est plus long que le premier, qu’il existe à son niveau une concentration de pression. Enfin le relief du terrain influe sur les pressions plantaires, le chaussage supprimant partiellement ces changements.

La Baropodométrie dynamique chronologique (BDC)

Il s’agit de la seule technique de mesure des forces et donc des pressions sous le pied qui donne des informations utiles pour le traitement des affections du pied et notamment pour leurs traitements chirurgicaux. C’est la technique que nous utilisons à l’IM2S.

Une étude chronologique des variations des forces de réactions au sol par rapport à la phase de l’appui, semble plus pertinente que les autres techniques en matière de détection précoce des états pathologiques.

Le principe de cette technique est basé sur le fait que le pied présente pendant la phase d’appui deux états distincts: une phase où il doit s’adapter au sol, en présentant une certaine malléabilité, puis une phase de rigidité afin que les forces qui s’exercent sur lui puissent être propulsives et non déformantes. La chronologie entre ces deux état est extrêmement précise  puisque sur une phase d’appui complète qui dure environ 800 millisecondes, la transition entre les deux stades est de l’ordre de 100 millisecondes.

Le principe de la BDC est de diviser le pied en zones d’intérêts, puis de rechercher pour chacune de ces zones le moment où se produit le maximum de force et le maximum de pression. Ceci permet ensuite de comparer ces instants entre eux, et de vérifier que la chronologie et la synchronisation entre les zones sont conformes à celle d’un pied  « standard ». Enfin l’étude de l’intégrale force temps permet de  quantifier  la contribution de chacune des zones, à la propulsion pour l’avant-pied, et à la transmission au membre opposé de la quantité de mouvement pour l’arrière pied. L’intégrale force temps est l’intégration pour chaque zone de la force transmise à la zone par le temps d’appui selon la formule : intégrale force temps= ∑  Fi * ∆t où Fi est la force dans le capteur i avec i allant de 1 à M , qui est le nombre de capteur dans la zone étudiée ∆t le temps d’appui de la zone au sol.

Cette grandeur (l’impulsion des physiciens) représente le facteur qui fait varier la quantité de mouvement du pied. En divisant le pied en 10 zones (l’arrière pied, le médio pied, chacun des métatarsiens, l’hallux, le deuxième orteil, et la zone des trois derniers) puis en comparant la chronologie des maxima des forces et des pressions dans chaque zone en fonction des déformations du pied.

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Baropodométrie dynamique chronologique (BDC): les résultats normaux

BDC : Méthode d’analyse

Nous utilisons pour réaliser ces examens une plateforme de mesure qui nous fournit sous forme de tableau de chiffres les forces , les pression , les temps d’appui et l’intégrale force temps au niveau de dix zones distinctes à la surface de la plante du pied.

Ces tableaux de chiffres sont difficilement interprétables en l’état. Nous avons donc développé un logiciel spécifique qui nous permets de présenter ces chiffres sous forme graphique, en les superposant à la radio du patients. Ceci permet de présenter les données en faisant apparaître la chronologie des appuis ce qui est la seule solution pour pouvoir en déduire des conclusions utiles au traitement chirurgical des pathologies du pied.

L’image de la radio est superposée à l’échelle de temps . Le bas de la radio (la talon) représente le début de l’appui (temps zéro), le haut de la radio (la partie distale des orteils) représente la fin du temps d’appui (quand le pied quitte le sol).

Pour les forces et les pressions (pas pour l’IFT), l’emplacement des carrés (forces) ou des cercles (pression) est donc fonction de l’instant ou se produit le maximum de force ou de pression.

BDC : Résultats normaux

En dehors de la complexité des conditions techniques, de multiples facteurs peuvent influencer les pressions, ce qui rend compte de leur variabilité et de leur difficulté d’interprétation. Il faut notamment être très attentif aux conditions d’enregistrement qui doivent être multipliés à chaque séances afin que le patient marche sur la plate-forme de la manière la plus naturelle possible.
Les principaux facteurs de variation sont : la morphologie du pied, la stratégie posturale, la compliance des tissus mous, la stabilité ligamentaire, l’activité musculaire, le type de chaussage, l’âge, l’épaisseur du capiton plantaire et le plus important qui est représenté par l’activité du sujet.

Les résultats que nous présentons ci dessous sont la synthèse de l’analyse de près d’un millier de pied pour les quels nous avons comparés, l’état clinique , les données angulaires et de longueur des radiographies et les données de la baropodométrie.

Nous avons constaté, comme il est décrit dans la littérature, qu’il n’y avait pas de corrélation entre les schémas architecturaux radiologiques et les anomalies de force et de pression à la plante.

Répartition de la propulsion entre métatarsiens et orteils.

Pendant la marche les forces qui propulsent l’individu sont produites par l’avant pied (cf biomécanique de l’avant pied). Pour que cette propulsion soit efficace et surtout indolore, il est indispensable que les forces soient réparties entre les orteils et les tètes des métatarsiens.

Répartition globale de la poussée entre métatarsiens et orteils.

L’analyse des valeurs des Intégrales force-temps entre les métatarsiens et les orteils permet de connaitre cette répartition. La répartition normale est d’environ 25% pour les orteils et 75% pour les métatarsiens. Une valeur inférieure à 15 % pour les orteils traduit un déséquilibre naissant entre métatarsiens et orteils ce qui est souvent le signe avant coureur d’apparition de douleurs sous les métatarsiens.

Exemple de Répartition normale de l’IFT entre Meta 78% orteils 21% (ellipse A , jaune).

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Répartition de la poussée entre les métatarsiens et les orteils.
Métatarsiens : Ellipse violette (B) prédominance de la poussée sur les métas moyens
Orteils : Ellipse bleue (C) prédominance de la poussée par l’hallux

Répartition de la poussée entre rayons métatarsiens et entre les orteils; synchronisation entre les rayons.

Sur un pied normal, à vitesse constante et stabilisée, dite de marche économique, la poussée métatarsienne s’effectue surtout sur les métatarsiens centraux comme le montre l’IFT. L’analyse des forces montrent en plus que cette poussée se fait en même temps sur toutes les tètes des métatarsiens. Les orteils (qui participent au travail pour au moins un quart), se répartissent la tache entre les orteils latéraux et le gros orteil qui représente la « réserve » permettant d’accélérer les pas.

Les forces :
Métatarsiennes : carrés roses, synchronisées (tous les métas poussent ensemble)
Forces orteils : carrés bleus
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Propulsion sur la partie latérale ou médiale du pied

L’analyse de l’IFT et des forces permettent de savoir si le patient marche sur le bord interne (médial) ou externe (latéral) du pied.

Cette bascule en dedans ou en dehors peut traduire une déformation du pied ou le plus souvent une adaptation de l’appui afin d’esquiver une douleur.

Analyse des pics de pression

L’analyse des pressions permet de bien comprendre les douleurs mais ne permets pas d’appréhender correctement le fonctionnement de l’avant pied . La pression est le rapport de la force sur la surface. Un excès de pression explique les douleurs car les tissus (peau, vaisseaux, moyens d’union, etc.) sont détruits à partir d’un certain seuil.

Baropodométrie (BDC) dans l’hallux valgus

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Entrée dans la maladie

L’hallux valgus se constitue à la suite d’une instabilité de la première métatarso phalangienne (MTP1).

Cette instabilité entraine immédiatement une perturbation de la création des forces par l’avant pied.

Au début, le premier métatarsien est surchargé (augmentation de son Intégrale force temps IFT, flèche bleue) mais continu à produire sa force en même temps que les autres métatarsiens (flèche verte).

Hallux valgus au début : cliniquement , à ce stade le patient commence à souffrir sous le premier métatarsien. Un geste chirurgical bien dosé et une adaptation définitive du chaussage entraine la guérison du pied (le pied se remet à fonctionner normalement avec normalisation de la BDC)

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Début de l’instabilité de la MTP1

Sous l’effet de la surcharge, la stabilité de la première métatarsophallangiennes va perdre sa stabilité (« la charnière se détruit ») et la force produite par le premier métatarsien reste élevée (flèche bleue) va se désynchroniser en devenant de plus en plus précoce dans l’appui (flèche verte) . Le pic de pression sous le premier métatarsien est précoce (flèche jaune) et surtout, les pressions sous les métatarsiens latéraux augmentent (flèches oranges).

Hallux valgus au début de sa décompensation. cliniquement les douleurs augmentent sous le premier métatarsien, des douleurs peuvent apparaître sous les métatarsiens latéraux. Un geste chirurgical bien dosé et une adaptation définitive du chaussage peuvent encore guérir ce pied (le pied se remet à fonctionner normalement avec normalisation de la BDC)

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Instabilité avérée de la MTP1

Progressivement, la première métatarso phalangienne devient de plus en plus instable (« elle lâche ») et le premier rayon participe de moins en moins à la poussée. L’intégrale force temps (IFT) du premier métatarsien diminue (flèche bleue), la force produite par le premier métatarsien diminue et devient de plus en plus précoce (flèche verte). La pression sous le premier métatarsien diminue (flèche jaune) alors que les pressions sous les métatarsiens latéraux augmentent (flèches violettes). A noter sur l’exemple ci dessous que l’importance des troubles n’est pas proportionnelle à la déformation qui ici reste modeste sur les radiographies.

A ce stade, le malade commence à souffrir d’une manière importante avec très souvent des douleurs sous les métatarsiens moyens. Le chaussage devient de plus en plus difficile. C’est à partir de ce moment là que des destructions anatomiques vont se produire. Une intervention chirurgicale peut encore guérir le malade sauf si les lésions anatomiques sont trop importantes.
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Baropodométrie (BDC) dans l’hallux valgus décompensé et compliqué

Hallux valgus avec retentissement sur les rayons latéraux

À mesure que l’hallux valgus progresse (en fait que l’instabilité de la première métatarsophallangienne s’aggrave), le transfert des charges du premier rayon vers les rayons latéraux s’amplifie.

La participation du premier rayon à la poussée diminue (flèche jaune pleine) ainsi que celle des orteils (flèche jaune pointillée) qui est transférée sur les têtes des métatarsiens.

La progression des appuis est perturbée, l’appui sur la tète du premier métatarsien se faisant avant celui sur le cinquième (flèches fines bleues). Les forces crées par le premier rayon (carrés rouge et jaune) diminuent.

Les pics de pression des rayons latéraux (flèche verte pleine) augmentent sous les tètes des métatarsiens (cercles rouges) alors que la participation des orteils diminue (petit cercles jaunes). Une hyperpression apparait sous l’hallux (cercle jaune pointé par la flèche verte pointillée) traduisant une réduction de la surface d’appui car la force diminue.

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Désorganisation de l’avant pied

Après un temps d’évolution variable (mais qui peu être court), les structures anatomiques des rayons latéraux se dégradent (essentiellement les plaques plantaires) entraînant l’apparition de griffes des orteils avec une absence complète de participation de ceux ci à la propulsion.

La participation des orteils (flèche jaune pointillée) continue à diminuer, et se transfert sur les têtes des métatarsiens.

Les forces crées par les orteils se réduisent de plus en plus (flèche violette pleine). La synchronisation des pics de force crées par les métatarsiens est perturbée, avec dans ce cas des forces crées par les 2 et 3eme métatarsiens qui sont augmentées (flèche violette pointillée) et plus tardives traduisant une probable lésion des plaques plantaires (la radiographie sous jacente montre des griffes des 2e et 3eme orteil).

Les pics de pression des rayons latéraux (flèche verte pleine) augmentent sous les tètes des métatarsiens (cercles rouges) alors que la participation des orteils diminue (petit cercles jaunes). La pression sous l’hallux diminue (cercle jaune pointé par la flèche verte pointillée) ainsi que celle sous le premier métatarsien traduisant une exclusion progressive du premier rayon.

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Baropodométrie (BDC) dans les métatarsalgies

La BDC est irremplacable pour analyser les métatarsalgies notament au début.

Elle permet de détecter très tôt la désynchronisation entre les métatarsiens et les orteils.

Nous donnerons deux exemplme : un syndrome du deuxième rayon et une amputation fonctionnelle complète des orteils.

Il faut néanmoins comprendre qu’il existe un continuum entre toutes les anomalies mise en évidence à la BDC et qu’il convient de toujours confronter ses résultats aux observations cliniques.

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Syndrome du deuxième rayon.

Il s’agit d’un dérèglement de la phase d’appui qui se traduit par une prédominance de l’appui sous la tête du deuxième métatarsien et qui peut entrainer rapidement une rupture de la plaque plantaire.

La BDC montre très précocement une force excessive et désynchronisée sous la tête du deuxième métatarsien.

Flèche bleue : hyper appui tardif sous le 2ème métatarsien.

L’appui sous les autres métatarsiens (carrés roses) sont synchronisés. Les forces produites par les orteils sont faibles.

À droite, pied normal

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Syndrome d’amputation fonctionnelle des orteils

Chez ce patient il n’existe plus aucune participation des orteils à la propulsion. A gauche , comparé à une BDC normale il n’existe plus aucune IFT au niveau des orteils (il n’y a que les barres roses figurants l’IFT des méta visibles, les barres bleues figurants les orteils étant invisibles).

Au milieu et à droite le phénomène est le même pour les pics de forces et de pressions, les carrés et les cercles bleus étant très petits et n’apparaissant que lors du décollage du pied du sol.

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