Analyse du transfert et de la posture assistés par stimulation

LABEX
Analyse du transfert et de la posture assistés par stimulation électrique
fonctionnelle (SEF) chez le sujet lésé médullaire
Christine Azevedo-Coste1, Emerson Fachin Martins1, Sonia Henkous2, Philippe Fraisse1, Charles Fattal2
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NUMEV
Solutions
Numériques
Matérielles et
Modélisation pour
l’Environnement
et le Vivant
DEMAR INRIA – LIRMM Montpellier
2 PROPARA Languedoc Mutualité
[email protected]
Positionnement NUMEV : projet intégré "Aide à la personne malade ou déficiente : neuro-prothèses,
robotique médicale, capteurs physiologiques embarqués"
Mots clés : analyse posturale, assistance, stimulation électrique fonctionnelle, transferts, dynamique.
Résumé : Les bénéfices d'une verticalisation chez le sujet lésé médullaire sont à la fois
psychologiques et physiologiques. Nos travaux concernent la mise au point d’un système d’assistance aux
transferts et à la posture de patients paraplégiques sous électrostimulation basé sur la coordination entre
haut (sous contrôle volontaire) et bas du corps (sous SEF), permettant de réduire la participation des
membres supérieurs et favorisant le bénéfice fonctionnel au regard du coût-énergétique Description :
La verticalisation du sujet lésé médullaire sans l'aide d'un appareillage
orthétique ne permet pas aujourd'hui d'assurer un aplomb vertical fonctionnel.
Les fauteuils verticalisateurs peuvent difficilement être embarqués dans une
voiture et sont rarement utilisés en dehors de leur domicile par les patients.
La stimulation électrique fonctionnelle (SEF) consiste à appliquer un courant
électrique au niveau des muscles afin de provoquer leur contraction.
La SEF permet ainsi de verticaliser un sujet paraplégique mais ne permet pas
d'assurer un aplomb 1) fiable et sécurisé, 2) prolongé et 3) fonctionnel
avec possibilité de libérer une main. En effet, les contractions musculaires
provoquées par stimulation électrique sont rapidement soumises à une fatigue
qui limite fortement la durée de la station debout.
Le transfert assis‐debout est un prérequis à la station debout qui sollicite
énormément les performances physiques. Dans le contexte de la SEF, la
stimulation maximale des extenseurs de genoux généralement mise en œuvre
est très contraignante. Par ailleurs, les efforts mis en jeu au niveau des
membres supérieurs sont trop importants chez des individus qui les sollicitent
déjà de façon importante pour la propulsion et les transferts fauteuil.
Chez les sujets valides, le mouvement du tronc précède l'action des jambes :
le lever est impossible sans l'utilisation des bras si l'inertie du tronc n'est pas
exploitée. Chez le sujet paraplégique, la SEF peut activer les jambes, mais la
coordination avec le tronc sous contrôle volontaire n'existe plus.
-­‐  angle cheville -­‐  angle genou -­‐  angle hanche Fig. 1 recherche de stratégies de coordina/on pour op/miser le passage assis debout assisté par SEF. Il s'agit de déterminer, en simula/on, à par/r de données expérimentales, des coordina/ons minimisant la par/cipa/on des bras durant le transfert assis-­‐debout. Résultats attendus: le financement obtenu nous a permis d’acquérir deux plateformes de force en avril 2014.
Ces plateformes de force associées à d’autres types de capteurs (MOCAP, centrales inertielles, capteurs de force) nous
permettront d’acquérir des données pour un traitement hors ligne ou en ligne en fonction des besoins.
Ces plateformes seront déployées en environnement clinique avec divers objectifs :
•  Analyse des coordinations lors des transferts (cinématique et dynamique)
•  Identification des paramètres dynamiques du sujet
•  Validation de stratégies d’assistance aux transferts par stimulation
électrique fonctionnelle
•  Validation de stratégies de contrôle postural assisté sous SEF
Fig. 2 Analyse des mouvements et efforts mis en œuvre lors du transfert en pivot. Fig. 3 Analyse de l’influence de l’instant de déclenchement de la SEF des membres inférieurs par aux mouvements du tronc. Fig. 5 Ver/calisa/on sous s/mula/on électrique fonc/onnelle chez un sujet présentant une lésion médullaire Fig. 4 Schéma de commande de la s/mula/on des muscles des membres inférieurs contrôlant la posi/on du centre de masse du corps complet.