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
Jean-François DEBRIL LAMIH FRE CNRS 3304
paraplégique : mesure et évaluation
Mouvements de transfert
• Personnes paraplégiques• Transfert = assise source → assise cible
– FRM– Lit– Baignoire
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– Toilettes– Voiture– …
• Plus de 20 fois par jour• Contraintes importantes dans les articulations → TMS
Bayley et coll., 1987
Mouvements de transfert
• Transfert oblique
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Mouvements de transfert
• Transfert latéral
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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
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• Difficultés / matériel
– Stabilité (repose-pieds, accoudoir,…)
– Roue (carrossage, main courante, frein,…)
– Appui des mains (accoudoir, barres de transfert,…)
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
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– 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
Analyse des variables biomécaniques
Extraction et estimation
Mesure des mouvements����
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Analyse des variables biomécaniques
Extraction et estimationdes variables biomécaniques
����
���� Mesure du mouvement de transfert latéral
a) Populationb) Plateforme expérimentalec) Protocoled) Difficultés expérimentalese) Bilan des expérimentations
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e) Bilan des expérimentationsf) Traitements
����.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
� 14 sujets (13 M & 1 F)
� 1,75 ± 0,11 m
� 66,8 ± 13,9 kg
� De 19 à + de 60 ans
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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
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
� De 19 à + de 60 ans
� Expérience en FRM de 0,8 à 46 ans
Enrichissement de la base de données à des fins prospectives
PP : ParaplégieTP : Tétraplégie
����.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
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• Ø de plateforme expérimentale→ mesures cinématiques et dynamiques→ transfert latéral→ différentes configurations des appuis des mains
� Conception et fabrication d’une plateforme instrumentée ajustable
����.b) Plateforme expérimentale
Barre de transfert :
3 hauteurs choisies
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(AFNOR, 2005)
3 hauteurs choisies
����.c) Protocole expérimental
• Accueil du sujet• Mise en tenue• Transfert vers la plate-forme• Positionnement marqueurs• Circumductions• Énoncé de la consigne
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• 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
����.d) Difficultés expérimentales
• Modélisation• Spécificité• Encombrement• Perte de données
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����.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
Efforts aux mains :
13 sujets / 14
Données cinématiques :
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S06 ���� ���� ���� pas de circumduction
S07 ���� ���� ���� non respect des consignes
S08 ���� ���� ���� pas tous les phases
S09 ���� ���� ����
S10 ���� ���� ���� très fatigué
S11 ���� ���� ����
S12 ���� ���� ����
S13 ���� ���� ����
S14 ���� ���� ����
Données cinématiques :
9 sujets / 14
Efforts articulaires :
9 sujets / 14
CIT Garches :Signaux non-traités issus des capteurs d’effortsTrajectoires euclidiennes labellisées et interpolées
Vérification des labellisation et interpolation
Ajustement des fréquences
����.f) Traitements
Torseurs mécaniques dans le repère capteur
Estimation des centres articulaires
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Signaux des capteurs d’efforts mécaniques
Position euclidienne des marqueurs réfléchissants
Filtrage des données
Vérification des labellisation et interpolationet suppression des points aberrants
Torseurs mécaniques dans le repère module
Torseurs mécaniques dans le repère global
Création des repères segmentaires
Calcul des longueurs segmentaires
(Lu et O’Connor, 1999)
���� Variables biomécaniques
a) Efforts aux contactsb) Phases du transfertc) Estimation de la cinématiqued) Évaluation de la dynamique
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����.a) Efforts aux contacts
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θθFmax Fmax
����.a) Résultats des efforts aux contacts
• Fmax : 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
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� > (Gagnon et coll., 2008 b) : surface plane / barre(Forslund et coll. 2007 ; Tanimoto et coll. 2008 ; Gagnon et coll. 2008 b)
• θmax : 59,4 pour la moitié du demi-poids du corps !� Sujet S04 : 105 kg !
Conception et validation
����.b) Phases du mouvement de transfert
• Nombre de points de contact :– Pré-soulèvement
5 points : pieds + mains + fesses– Soulèvement
4 points : pieds + mains
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– Post-soulèvement5 points : pieds + mains + fesses
����.b) Phases du mouvement de transfert
• Durée du transfert > à la littérature(Tanimoto et coll., 2008 ; Gagnon et coll., 2009 a ; Gagnon et coll., 2008 d, 2009 c)
• Phase aérienne ≈ à la littérature avec 1,3 s(Gagnon et coll., 2008 d, 2009 c)
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�Latéral + difficile que oblique�Transfert latéral ≈ transfert oblique vers assise + haute
O OO
S17
����.c) Estimation de la cinématique
• Estimation de la cinématique1. Définition et dimensionnement du mannequin2. Reconstruction du mouvement
• Q les coordonnées articulaires recherchées
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O17
O16
O15
14
O13
O12
O11
10
O9
O8
O5
O6
O7
O3
O4
O1
O2
S10
S9
S8
S5
S6
S7
S2
S3
S4
S1
S16
S15
S14
S13
S12
S11
x0
O0
y0
z0
S0
( ) ( )( )
( )( ) ( )
n0 i
k i kQ
k E t 1
inf sup
1 1min M t g Q t N
nbE n
B Q t BS.C.
Q t Q t 1 C
∈ =
× − ×
≤ ≤ − − ≤
∑ ∑
• Q les coordonnées articulaires recherchées• E l’ensemble des marqueurs disponibles et
nbE le nombre de marqueurs de E• 0Mk la position mesurée du marqueur k• iNk la position de l’étiquette k dans son repère
d’attachement i• gi le modèle géométrique du segment i• Binf et Bsup les contraintes de butées
articulaires• C les contraintes de continuité• t les itérations• n le nombre d’instants
����.d) Estimation de la dynamique
Mannequin
Modèleanthropométrique
Coordonnéesarticulaires
Efforts mécaniquesaux contacts
Cinématiquereconstruite
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anthropométrique reconstruite
Méthode de la dynamique inverse
Efforts articulaires
����.d) Efforts articulaires
• Forces • Moments
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(Gagnon et coll., 2008 c)
����.d) Influence de la configuration
�Projection des moments sur le repère articulaire de l’épaule source
�Différentes hauteurs de l’appui (AFNOR 2005)
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4(a)
0.3
0.4(b)
Mom
ents
art
icul
aire
s 3D
à l'
épau
le [
N.m
/(0,
5m0gl
0)]
Flexion
Extension
Adduction
60 cm70 cm80 cm
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l’appui (AFNOR 2005)
�Trois phases du transfert
0
0.1
0.2
Mom
ents
art
icul
aire
s 3D
à l'
épau
le [
N.m
/(0,
5m
0 50 100 150 200 250 300-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15(c)
Durée des 3 phases [% de phase]
Abduction
Rotation interne
Rotation externe
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
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• Vers des critères objectifs– Continuer l’analyse de la base de données avec des cliniciens– Augmenter la base de données
Merci de votre attention
26/25Le mouvement de transfert de la personne paraplégique : mesure et évaluation
Merci de votre attention