La biomécanique, en science, est l’étude des systèmes biologiques, en particulier de leur structure et de leur fonction, à l’aide de méthodes dérivées de la mécanique, qui s’intéresse aux effets des forces sur le mouvement des corps. Les idées et les recherches relatives à la biomécanique remontent au moins à la Renaissance, lorsque le physiologiste et physicien italien Giovanni Alfonso Borelli a décrit pour la première fois la base de la dynamique musculaire et squelettique. La recherche en biomécanique est devenue plus largement connue au 20ème siècle.
La biomécanique contemporaine est un domaine multidisciplinaire qui combine l’expertise physique et l’ingénierie avec les connaissances des sciences biologiques et médicales. Il existe plusieurs domaines de spécialité en biomécanique, tels que la biomécanique cardiovasculaire, la biomécanique cellulaire, la biomécanique du mouvement humain (en particulier la biomécanique orthopédique), la biomécanique professionnelle et la biomécanique sportive. À titre d’exemple, la biomécanique du sport traite de l’amélioration de la performance et de la prévention des blessures chez les athlètes. En biomécanique professionnelle, l’analyse biomécanique est utilisée pour comprendre et optimiser l’interaction mécanique des travailleurs avec l’environnement.
La recherche en biomécanique a alimenté un large éventail de progrès, dont beaucoup affectent la vie quotidienne de l’homme. Le développement de la biomécanique du travail, par exemple, s’est concentré sur l’augmentation de l’efficacité des travailleurs sans sacrifier la sécurité du travail. Cela a abouti à la conception de nouveaux outils, de nouveaux meubles et d’autres éléments d’un environnement de travail qui minimisent la charge sur le corps du travailleur. Un autre développement a été la biomécanique clinique, qui utilise des faits mécaniques, des méthodologies et des mathématiques pour interpréter et analyser l’anatomie et la physiologie humaines typiques et atypiques.
Pendant la Première et la Seconde Guerre mondiale, l’accent a été mis sur le développement de prothèses pour les anciens combattants amputés, ce qui a conduit à des progrès majeurs en biomécanique et en médecine de réadaptation. Les travaux dans ce domaine ont porté sur l’augmentation de l’efficacité mécanique des implants orthopédiques, tels que ceux utilisés pour les remplacements de la hanche ou du genou. Une approche fondée sur la recherche biomécanique a également contribué à l’amélioration des dispositifs de marche conçus pour les personnes amputées du bas de la jambe et les enfants atteints de paralysie cérébrale. Le développement d’une nouvelle classe de prothèses de pieds qui stockent et restituent de l’énergie mécanique pendant la marche a permis de réduire les dépenses métaboliques chez les amputés et a permis aux personnes amputées de participer à des activités sportives. La conception biomécanique des appareils fonctionnels, tels que les fauteuils roulants, et l’optimisation des éléments environnementaux, tels que les escaliers, ont permis aux personnes handicapées d’améliorer leur mobilité.
Les applications de la biomécanique sont très variées. Quelques exemples incluent l’utilisation de l’analyse biomécanique dans la conception de prothèses artificielles implantables, telles que des cœurs artificiels et des vaisseaux sanguins de petit diamètre; dans l’ingénierie des tissus vivants, tels que les valves cardiaques et les disques intervertébraux; et dans la prévention des blessures liées aux accidents de véhicules, y compris les collisions à basse vitesse impliquant des blessures mineures aux tissus mous et les collisions à haute vitesse impliquant des blessures graves et mortelles.