Institut Fédératif de Recherche sur les Aides Techniques pour personnes Handicapées Réunion trimestrielle du jeudi 20 janvier 2011 Amélioration des fauteuils roulants manuel Le mouvement de transfert de la personne paraplégique : mesure et évaluation Jean-François DEBRIL LAMIH FRE CNRS 3304
Mouvements de transfert Personnes paraplégiques Transfert = assise source assise cible FRM Lit Baignoire Toilettes Voiture Plus de 20 fois par jour Contraintes importantes dans les articulations TMS Bayley et coll., 1987 2/25
Mouvements de transfert Transfert oblique 3/25
Mouvements de transfert Transfert latéral 4/25
Contraintes matérielles au transfert Un seul paramètre géométrique étudié pour le transfert oblique (Gagnon et coll. 2008 a, b, d, 2009 c) Différence de hauteur des assises Difficultés / matériel Stabilité (repose-pieds, accoudoir, ) Roue (carrossage, main courante, frein, ) Appui des mains (accoudoir, barres de transfert, ) 5/25
Évaluation du risque de TMS Peut se faire à travers l analyse de variables biomécaniques : Efforts mécaniques aux interfaces (Wang et coll. 1994 ; Forslund et coll. 2007 ; Tanimoto et coll. 2008 ; Gagnon et coll. 2008 b) Aspects temporels (Perry et coll. 1996 ; Nawoczenski et coll. 2003 ; Tanimoto et coll. 2008 ; Gagnon et coll. 2003, 2004, 2008 a, b, c, d, 2009 a, c) Cinématique (Nawoczenski et coll., 2003 ; Finley et coll. 2005 ; Gagnon et coll. 2008 d ; Tanimoto et coll. 2008) Dynamique (Gagnon et coll. 2008 a, c) Ø sur le transfert latéral, Ø hauteurs appuis 6/25
Analyse des variables biomécaniques Mesure des mouvements Extraction et estimation des variables biomécaniques Analyse des variables biomécaniques 7/25
Mesure du mouvement de transfert latéral a) Population b) Plateforme expérimentale c) Protocole d) Difficultés expérimentales e) Bilan des expérimentations f) Traitements 8/25
.a) Population Sujet Sexe Taille en m Poids en kg Âge en an. Expérience en années Lésion S01 M 1.58 62-17 PP S02 M 1.71 73-30 PP S03 M 1.92 105-30 PP S04 F 1.75 50-8 PP S05 M 1.80 68-1.4 PP S06 M 1.55 55 60 46 PP S07 M 1.74 65-2.5 PP S08 M 1.80 75-11 PP S09 M 1.80 63-3 PP 14 sujets (13 M & 1 F) 1,75 ± 0,11 m 66,8 ± 13,9 kg De 19 à + de 60 ans Expérience en FRM de 0,8 à 46 ans S10 M 1.80 60-0.8 PP S11 M 1.65 60-0.8 PP S12 M 2.03 70 25 6 TP S13 M 1.85 65 19 1.3 PP S14 M 1.87 89 27 0 Sans Enrichissement de la base de données à des fins prospectives PP : Paraplégie TP : Tétraplégie 9/25
.b) Plateforme expérimentale Plusieurs plateformes existent (Wang et coll., 1994 ; Pery et coll., 1996 ; Nawoczenski et coll., 2003; Finley et coll.,2005 ; Forslund et coll., 2007 ; Tanimoto et coll., 2008 ; Gagnon et coll., 2008 a, 2009 a) Ø de plateforme expérimentale mesures cinématiques et dynamiques transfert latéral différentes configurations des appuis des mains Conception et fabrication d une plateforme instrumentée ajustable 10/25
.b) Plateforme expérimentale Barre de transfert : 3 hauteurs choisies (AFNOR, 2005) 11/25
.c) Protocole expérimental Accueil du sujet Mise en tenue Transfert vers la plate-forme Positionnement marqueurs Circumductions Énoncé de la consigne 3 aller-retours pour 3 hauteurs de barre de transfert Prise de photos Déséquiper Transfert vers le FRM Rhabillage 1h30 à 2h 12/25
.d) Difficultés expérimentales Modélisation Spécificité Encombrement Perte de données 13/25
.e) Bilan des expérimentations Sujet Caméra Capteur d efforts Bilan S01 S02 S03 pas tous les phases S04 pas tous les phases S05 dépouillement incorrect S06 pas de circumduction S07 non respect des consignes S08 pas tous les phases S09 S10 très fatigué S11 S12 S13 S14 Efforts aux mains : 13 sujets / 14 Données cinématiques : 9 sujets / 14 Efforts articulaires : 9 sujets / 14 14/25
.f) Traitements CIT Garches : Signaux non-traités issus des capteurs d efforts Trajectoires euclidiennes labellisées et interpolées Torseurs mécaniques dans le Estimation des centres articulaires repère capteur Ajustement des fréquences Vérification des labellisation et interpolation Torseurs mécaniques dans le Création des repères et suppression des points aberrants repère module segmentaires Torseurs mécaniques dans le repère global Signaux des capteurs d efforts mécaniques Filtrage des données Calcul des longueurs segmentaires Position euclidienne des marqueurs réfléchissants (Lu et O Connor, 1999) 15/25
Variables biomécaniques a) Efforts aux contacts b) Phases du transfert c) Estimation de la cinématique d) Évaluation de la dynamique 16/25
.a) Efforts aux contacts F max θ θ F max 17/25
.a) Résultats des efforts aux contacts F max : la moitié du demi-poids du corps > (Forslund et coll., 2007) (Tanimoto et coll., 2008 ; Gagnon et coll., 2008 b) θ : entre 22 et 24 suivant le côté > (Gagnon et coll., 2008 b) : surface plane / barre (Forslund et coll. 2007 ; Tanimoto et coll. 2008 ; Gagnon et coll. 2008 b) θ max : 59,4 pour la moitié du demi-poids du corps! Sujet S04 : 105 kg! Conception et validation 18/25
.b) Phases du mouvement de transfert Nombre de points de contact : Pré-soulèvement 5 points : pieds + mains + fesses Soulèvement 4 points : pieds + mains Post-soulèvement 5 points : pieds + mains + fesses 19/25
.b) Phases du mouvement de transfert Durée Phase du aérienne transfert à > la à littérature la avec 1,3 s (Gagnon (Tanimoto et et coll., 2008 d, ; 2009 Gagnon c) et coll., 2009 a ; Gagnon et coll., 2008 d, 2009 c) Latéral Transfert + difficile latéral que transfert oblique oblique vers assise + haute 20/25
.c) Estimation de la cinématique Estimation de la cinématique 1. Définition et dimensionnement du mannequin 2. Reconstruction du mouvement S 17 O O O O 14 17 S 9 S 13 O O 9 13 S 8 11 15 O 12 S ( 12 ) S 10 10 n O 1 S 11 1 8 S 0 15 i min M St 1 g Q t N Q nbe n k E t= 1 Binf Q t Bsup S.C. S ( ) ( ) 2 Q t Q t 1 C O 3 z 0 S O 3 0 S 0 y 0 x 0 2 O O O O O 1 5 S 5 S 6 O O O 4 7 S 4 S 7 6 S 14 ( ) ( ) ( ) k i k S 16 16 Q les coordonnées articulaires recherchées E l ensemble des marqueurs disponibles et nbe le nombre de marqueurs de E 0 M k la position mesurée du marqueur k i N k la position de l étiquette k dans son repère d attachement i g i le modèle géométrique du segment i B inf et B sup les contraintes de butées articulaires C les contraintes de continuité t les itérations n le nombre d instants 21/25
.d) Estimation de la dynamique Mannequin Coordonnées articulaires Efforts mécaniques aux contacts Modèle anthropométrique Cinématique reconstruite Méthode de la dynamique inverse Efforts articulaires 22/25
.d) Efforts articulaires Forces Moments (Gagnon et coll., 2008 c) 23/25
.d) Influence de la configuration 0.4 (a) Flexion Projection des moments sur le repère articulaire de l épaule source Différentes hauteurs de l appui (AFNOR 2005) Trois phases du transfert Moments articulaires 3D à l'épaule [N.m/(0,5m 0 gl 0 )] 0.3 0.2 0.1 0-0.1 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.15 (b) (c) 60 cm 70 cm 80 cm Extension Adduction Abduction Rotation interne 0.1 0.05 0-0.05 Rotation externe -0.1 0 50 100 150 200 250 300 Durée des 3 phases [% de phase] 24/25
Conclusions et perspectives Plateforme expérimentale + contraintes articulaires Diagnostic : vitesse, équilibre, angles tronc et clavicules, Rééducation : ajustement aux capacités et besoins Ergonomie : évaluation différentes configurations matérielles Vers des critères objectifs Continuer l analyse de la base de données avec des cliniciens Augmenter la base de données 25/25
Merci de votre attention 26/25