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Theses Year : 2007

In vivo head-neck segment biomechanics and air defense neuromuscular and morphological approaches.

Biomecanique du segment tete-cou in vivo & aeronautique militaire. Approches neuromusculaire et morphologique

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Abstract

The aims of this study were to 1) better understand the relative contribution of morphological (muscle CSA) and muscle activation (EMG) underlying the between-gender differences in neck torque ratios in healthy male and female non-pilots and also between neck pain and asymptomatic fighter pilots and 2) to examine the impact of helmet mounted display and gender on the neural activation patterns of neck muscles induced by simulated flight under acceleration with different head-neck configurations in non-pilots subjects and on the 3D kinematics of the head-neck segment of fighter pilots under normal gravity (lG). Non-pilot men displayed higher specific tension of neck flexors and neuromuscular efficiency compared with women, the latter exhibiting also higher levels of coactivation of antagonistic and stabilizer muscles. Neck pain pilots displayed lower specific tension of neck muscles during side-bending contractions likely related to neuromuscular and morphological differences of lateral neck muscle s such as the splenius capitis. The second part of the study revealed that muscles responses were different across gender; the women showing higher levels of muscle activity during sustained head-neck posture under Gz loading and particularly when helmet with mounted display was tested. In addition, 3D-kinematics analysis showed that neck pain pilots displayed lower coupled motions and lower joint position sense. Furthermore, during actual moderate flight, this type of helmet altered the strength of neck muscles even in asymptomatic pilot s. These findings underscore the potential higher risk of injury in women compared with men when helmet mounted display are used during flight and the need to improve the neck strength and CSA in women and/or weak pilots.
Ce travail a pour objectifs 1) d'examiner la part des facteurs morphologiques (surface de section musculaire) et nerveux (électromyographie de surface) responsables des différences de rapport de force du segment tête-cou entre hommes et femmes ainsi qu'entre pilotes de chasse sains et cervicalgiques, et 2) de mieux cerner l'influence des propriétés inertielles du casque et du genre sur les patrons de recrutement musculaire lors de vols simulés de sujets non-pilotes et également chez des pilotes sains et cervicalgiques en analysant le comportement cinématique 3D à 1G. L'étude I montre que les muscles fléchisseurs présentent une force spécifique et une efficience neuromusculaire supérieures chez les hommes ainsi qu'une coactivation des muscles stabilisateurs et antagonistes plus élevés chez les femmes. L'étude II rapporte une force spécifique des muscles participant à l'inclinaison plus élevée chez les pilotes sains et associée à des différences d'efficience neuromusculaire et/ou de surface de section des muscles splenius capitis notamment. L'impact des caractéristiques inertielles du casque sur les patrons de recrutement lors du maintien de postures spécifiques sous accélérations est plus marqué chez les femmes notamment lors du port du casque équipé de jumelles de vision nocturne. L'analyse cinématique 3D à 1G montre que les pilotes cervicalgiques présentent une limitation de l'amplitude des mouvements couplés ainsi qu'une altération du sens de repositionnement. En condition de vol réel modéré, le port d'un casque intégrant un viseur semble altérer la capacité de production de force de pilotes de chasse asymptomatiques. Ces résultats soulignent la prépondérance des risques encourus par le personnel naviguant féminin et/ou masculin ayant un segment tête-cou faible, et la nécessité d'un renforcement les muscles cervicaux.
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Dates and versions

pastel-00004773 , version 1 (02-04-2010)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00004773 , version 1

Cite

Jennyfer Lecompte. Biomecanique du segment tete-cou in vivo & aeronautique militaire. Approches neuromusculaire et morphologique. Sciences du Vivant [q-bio]. Arts et Métiers ParisTech, 2007. Français. ⟨NNT : 2007ENAM0044⟩. ⟨pastel-00004773⟩
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