analyse de la marche par accelerometre

ANALYSE DE LA MARCHE PAR ACCELEROMETRE TRIDIMENTIONNEL FIXE AU
SACRUM
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Van Lummel, RC; 1Heikens, SC, 1Van der Slikke, RMA, 2Treumann R, 3Pr. Thoumie, P
McRoberts BV, The Hague, The Netherlands. 2Treumann Elektroniks, Germany. 3Hôpital Rothschild, Paris.
Introduction
En 2003, un nouveau
dispositif
d’analyse de la marche ambulatoire,
sans fil et modulaire
(DynaPort
MiniMod
) a été développé en vue d’une
application en pratique courante et en
recherche clinique. Ce type de
dispositif présente par rapport à un système d’analyse
de la marche de laboratoire les avantages suivants: 1) Il
peut être utilisé partout, 2) les mesures peuvent être
réalisées en quelques minutes, 3)
l’analyse est
automatique et 4) les rapports permettent d’interpréter
la qualité de la marche.
Méthode de mesure
L’équipement consiste en un petit
dispositif de mesure (6x6.5x1.4 cm)
comportant
3
accéléromètres
(ADXL202), un circuit analogique et
digital (fréquence d’échantillonnage
100 Hz), un lecteur de carte mémoire
SD, une source d’énergie (2 piles
AAA, autonomie: 3 jours) et un
connecteur série. Le dispositif peut
soit stocker les données sur une carte
mémoire SD ou les adresser à un port
série pour une application en temps
réel et transfert sans fil. La mise en
mémoire des données permet un
enregistrement dans n’importe quel
endroit.
La carte mémoire SD est initialisée
avec le logiciel Acc3Read. Pendant le
test le MiniMod est fixé au sacrum Fig. 1 Position du
avec un adhésif double face (fig. 1)
MiniMod
et aligné avec les épines iliaques
postérieures et supérieures. Une ou plusieurs
trajectoires peuvent être enregistrées, repérées et
validées (fig. 2). Les caractéristiques du patient sont
ajoutées puis le mode d’analyse et le type de rapport
appropriés sont sélectionnés.
Méthode d’analyse
En position debout et pendant la marche, l’angle moyen
du MiniMod est calculé dans les plans frontal et
sagittal. Le premier contact du pied au sol et la
distinction droite-gauche [1] permettent d’identifier les
évènements du cycle de marche et de calculer les
paramètres du pas [2, 3]. La ligne de base du signal en
position debout est corrigée en fonction de l’obliquité
du sacrum. Les signaux bruts recueillis sur les trois
voies sont découpés par pas puis normalisés en
pourcentage du cycle d’appui. Ceci permet d’obtenir
pour les pas droits et gauches des représentations
graphiques des moyennes et des écarts-types des
accélérations dans les trois plans et du vecteur résultant
(fig.3).
Fig. 3 Moyenne et écart-type des accélérations normalisées en
fonction du cycle d’appui
Les amplitudes des accélérations, leur écart-type et la
surface sous la courbe sont calculées à partir de ces
signaux moyennés. Les signaux d’accélération
moyennés (selon x, y, z et le vecteur xyz) sont utilisés
comme référence pour comparer les différences des
courbes d’un pas à l’autre et mesurer cette variation
(RMS).
Fig. 4 Variabilité d’un pas à l’autre.
Fig. 2 Données du logiciel Acc3Read.
Les données sont adressées au serveur et l’analyse des
données débute immédiatement de façon automatique.
Les rapports sont adressés par email en fichier PDF.
Dans une perspective de recherche, un rapport en
format EXCEL peut être réalisé pour faciliter le
traitement par un logiciel de statistiques type SPSS.
Dans ce mode recherche, plusieurs mesures peuvent
être réalisées pour être comparées.
Méthode d’interprétation
Après discussion auprès de plusieurs spécialistes de la
marche, quatre catégories de paramètres ont été retenus
pour qualifier la qualité de la marche: la vitesse de
marche, l’asymétrie droite-gauche, la irrégularité du pas
et l’inefficacité de la marche. Une sélection de
paramètres est proposée par défaut (exemple: durée des
pas et amplitude des accélérations) pour caractériser
chaque catégorie. Pour ces paramètres, un score
normalisé a été utilisé (Z-score) correspondant à la
différence entre la valeur moyenne du patient et la
valeur moyenne du groupe contrôle divisée par la
déviation standard du groupe contrôle. Les Z-scores
des différents paramètres figurent dans le rapport de
marche (fig.5).
Fig. 5 Rapport clinique: 4 catégories de paramètres évaluant la qualité
Nijmegen) avec différents groupes de patients (enfants,
broncho-pneumopathies
chroniques
obstructives,
diplégie spastique,
hémiplégiques, pathologie
orthopédique, inégalités des membres inférieurs,
diplégie spastique).
L’étude de reproductibilité des paramètres de marche du
groupe contrôle a été réalisée. [4]. La majeure partie des
indices de corrélation ICC (91/100=91%) pour la
reproductibilité intra et interindividuelle dépassait 0.70,
dont 87% dépassaient 0.80 et 59% dépassaient 0.90.
Tous les indices ICC (8/100=8%) concernant les valeurs
angulaires dans le plan frontal en position debout et
pendant la marche étaient inférieurs à 0.70.
Reproductibilité et concordance des valeurs mesurées
chez les patients seront étudiées ultérieurement (Hôpital
Universitaire Maastricht, NL).
Conclusion
Nous avons réussi à développer un dispositif de mesure
simple à utiliser. Les mesures peuvent être réalisées en
plusieurs endroits (comme dans une salle de l’Hôpital)
et prennent à peine plus de temps que la durée de
l’enregistrement de marche du patient. L’analyse par
Internet à partir d’un serveur est en cours de test. Les
premières réactions des cliniciens vis à vis des rapports
de marche est positive.
La transformation des paramètres d’analyse de la
marche en termes d’amélioration des paramètres de
qualité du mouvement est plutôt récente. Les quatre
catégories de qualité du mouvement sont basées sur une
expérience clinique. Leur consistance interne et leur
validité de construit restent à mesurer. D’autres études
vont s’intéresser à leur sensibilité au changement, leur
validité clinique et leur intérêt pour la pratique clinique.
References
[1] RC van Lummel, SC Heikens, RMA van der Slikke,
CMH Henzen, W Zijlstra. 12th ESMAC 2003, Marseille.
[2] Zijlstra, Eur J Appl Physiol, (2004) 92: 39–44
[3] Zijlstra et al., 2003, Gait & Posture, 18(2):1-10.
[4] Van Lummel RC et al, Transactions of the EORS Vol. 14 ,
O-62, 2004, Amsterdam
Mot-clefs: études cliniques – analyse de la marche- ambulatoire –
accélération Affiliations
[email protected]
Rob
van
Lummel,
McRoberts BV, Raamweg 43, 2596 HN Den Haag, The
Netherlands.
de la marche
Le groupe contrôle comporte 89 sujets sains d’âge
moyen 54,7 ans (écart type: 17,6; extrêmes: 20-84).
Discussion
Comme ce dispositif vise à analyser la marche dans des
pathologies graves, des études de validation sont en
cours dans différents centres (Muenster, Leuven,
Maastricht, Utrecht, Oswestry, Paris, Poitiers,