Soutenance mémoire
Correction préalable des vitesses des bandes du tapis roulant ADAL
La collecte et l’analyse des données
Collecte et traitement des données
Le tapis roulant à deux courroies utilisé pour faire marcher les sujets est un tapis roulant ADAL® 3D-COP Medical Developpement (Grenoble, France) possédant sous chaque courroie deux (2) plateformes Kistler® (Winterthur, Suisse) fonctionnant avec quatre (4) capteurs de force. Les captures de mouvements ont été effectuées à l’aide de six (6) caméras VICON® du système VICON-460, positionnées sur les côtés gauche et droit du tapis roulant, à une fréquence de 120Hz. Les paramètres de reconstructions ont été les suivants : – Volume : X= [-700, 1200] ; Y= [-900, 800] ; Z= [-100, 2000] – Facteur maximal de bruit : 7
– Limite d’intersection : 6 mm – Facteur de résidu : 2 – Rayon de prédiction : 12 mm
Les trajectoires des marqueurs VICON ont été filtrées à l’aide du filtre Buttherworth avec une fréquence de coupure de 6Hz. Les plateformes de force Kistler ont collecté les forces de réaction au sol à une fréquence de 120hz puis ont été traitées avec un filtre Butterworth à une fréquence de coupure de 6Hz. Les forces de réaction au sol ont ensuite été normalisées par rapport au poids corporel du sujet. Le découpage des cycles de marche s’est fait avec un seuil de 2% du poids corporel.
Les variables spatiales analysées ont été la longueur de pas, la longueur de foulée, et la largeur de pas. Les variables temporelles ont été la durée de cycle, la durée d’oscillation, la durée d’appui, la durée de double appui. Les forces de réactions au sol ont été analysées durant le cycle de marche. Cependant six (6) variables ont été extraites (Gourdou et al., 2009) : le pic de force verticale au chargement (Fz1), l’autre pic de force verticale avant le décollement du pied (Fz2), le pic postérieur (Fy1), le pic antérieur (Fy2), le pic latéral (Fx1), le pic médial (Fx2) (Voir Figure 1.4).
Les activités EMG des muscles ont été collectées avec un appareillage de marque DELSYS® Myomonitor III (Boston, Maryland, États-Unis). Les signaux EMG ont été acquis à une fréquence de 2000Hz avec un Gain de 1 000. Les données électromyographiques ont ensuite été traitées avec une méthode d’augmentation de contraste basée sur une technique décisionnelle utilisant la probabilité à priori et à posteriori pour détecter les périodes d’activation. Ces deux probabilités sont calculées sur des spectres de Transformée de Fourrier à courte durée. Le début et la fin d’activation ainsi que la durée d’activation de chaque muscle ont été analysés.
Les dix cycles de marche les plus répétables selon la méthode de Kadaba (Kadaba et al., 1989) sur les forces verticales pour chacune des jambes durant chaque essai de chaque sujet ont été conservés pour analyse de toutes les variables.
Liste des variables d’étude et méthode de calcul
Nous observons donc trois domaines d’études dans lesquels les variables ont été regroupées. Cependant certaines variables sont étudiées de chaque côté, dominant et non dominant. Ciaprès suit la liste des variables d’études regroupées par leur domaine d’appartenance.
Domaine spatio-temporel
La durée du cycle de marche : est l’intervalle de temps mis pour que deux contacts successifs au sol par le même talon soient réalisés. Le contact talon est détecté lorsqu’ il n’y a pas initialement de force mesurée sur la plateforme de force, puis lorsqu’il y a une présence de force verticale qui franchit 2% du poids corporel.
La durée de la phase d’appui : désigne la durée pendant laquelle le pied est en contact avec le sol. Elle débute au contact du talon au sol et se termine lorsque les orteils quittent le sol. Autrement dit, c’est la durée pendant laquelle une force verticale supérieure à 2% du poids corporel est mesurée.La durée de la phase d’oscillation (ou phase d’envol) : désigne la durée pendant laquelle le pied est dans les airs. La phase d’oscillation démarre lorsque les orteils décollent du sol et elle se termine lorsque le talon touche le sol. C’est-à-dire que c’est la durée pendant laquelle les forces verticales sont inférieures à 2% du poids corporel.
La durée de la phase de double appui : désigne la durée pendant laquelle les deux pieds sont en contact avec le sol. C’est la durée pendant laquelle les forces verticales mesurées sous chacune des jambes sont toutes les deux supérieures à 2% du poids corporel.Les durées de phase d’appui, de double appui, et d’oscillation sont ensuite normalisées en pourcentage de cycle de marche par rapport à la durée de cycle de marche qui représente 100%.
La largeur de pas : est définie comme étant la distance perpendiculaire au sens de locomotion entre deux contacts talons au sol consécutifs. Ici nous avons pris les distances des marqueurs de chaque talon, projetées sur l’axe médio-latéral, perpendiculaire à l’axe antéro-postérieur de la locomotion.
Comme les courroies du tapis roulant sont mobiles, les longueurs de foulées, et de pas, ne peuvent pas être calculées de la même façon qu’au sol, car la position du contact talon se déplace avec les courroies du tapis, c’est pourquoi une nouvelle méthode a été utilisée pour que l’on puisse calculer ces longueurs de façon à ce qu’elles correspondent aux définitions établies pour la marche sur corridor.
Tout d’abord il faut savoir que la longueur de pas est définie comme étant la distance entre deux contacts talon consécutifs projetée sur l’axe antéro-postérieur (un contact talon gauche suivi d’un contact talon droit ou vice versa). La longueur de foulée est la distance entre deux contacts talon au sol consécutifs pour un même pied projetée sur l’axe antéro-postérieur. Cela correspond aussi à la longueur de deux pas consécutifs.
Pour développer la méthode de calcul nous avons utilisé comme principe que : 1) le début du pas droit (contact talon gauche) marque aussi l’événement d’un début de foulée gauche, 2) la fin du pas droit (contact talon droit) correspond au début du pas gauche,
3) la fin du pas gauche (contact talon gauche) correspond à la fin de la foulée gauche.
Cela nous permet de dire que la longueur de foulée gauche égale la longueur du pas droit plus la longueur du pas gauche. Maintenant, si l’on se positionne dans le contexte de notre expérimentation et que nous considérons qu’une courroie défile plus rapidement du côté de la jambe dominante que du côté de la jambe non dominante, nous pouvons dire que la longueur de foulée dominante est égale à la longueur du pas non dominant plus la longueur de pas dominant.
Pour calculer la longueur de pas non dominant, nous procédons de la façon suivante : 1) Nous détectons le moment où la force verticale mesurée sous la jambe dominante devient supérieure à 2% du poids corporel du sujet, c’est-à-dire lorsqu’il y a contact du talon au sol (Voir Figure 3.4 1)). La coordonnée antéro-postérieure du marqueur du talon dominant est sauvegardée (YtalonD-t1). 2) Ensuite la coordonnée antéro-postérieure du marqueur du talon dominant est mesurée au moment où le pied est à plat sur la courroie (YtalonD-t2) (Voir Figure 3.4 2)). Et la coordonnée antéro-postérieure du marqueur du 2ème métatarse dominant est mesurée (Ymet2D-t2). 3) Lorsque le contact talon non dominant génère une force verticale franchissant le seuil des 2% du poids corporel sa coordonnée antéro-postérieure est mesurée (YtalonND-t3) ainsi que celle du 2ème métatarse du pied dominant (Ymet2D-t3) (Voir Figure 3.4 4)).
|
Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 MISE EN CONTEXTE
1.1 La marche bipède normale : Définition
1.2 La standardisation du cycle de la marche
1.3 Les méthodes d’analyse de la marche
1.3.1 L’analyse spatiotemporelle
1.3.2 L’analyse des forces de réaction au sol
1.3.3 L’analyse de l’activité électromyographique des muscles
CHAPITRE 2 ÉTUDE DE L’ART DE LA BIOMÉCANIQUE DE LA LOCOMOTION SUR TAPIS ROULANT À DEUX COURROIES
2.1 Revue de littérature
2.2 Critiques des expérimentations passées
2.3 Énoncé de l’hypothèse de recherche
CHAPITRE 3 MÉTHODOLOGIE
3.1 Les sujets
3.1.1 Le recrutement
3.1.2 Les critères d’inclusion et d’exclusion des participants
3.2 Le déroulement expérimental
3.2.1 Positionnement des électrodes
3.2.2 Échauffement et choix de la vitesse de marche de confort
3.2.3 Positionnement des marqueurs de capture de mouvement VICON
3.2.4 Exercices de marche
3.3 La collecte et l’analyse des données
3.3.1 Collecte et traitement des données
3.3.2 Liste des variables d’étude et méthode de calcul
3.3.3 Moyennes et statistiques
3.3.4 Prédiction du comportement des variables spatiotemporelles
3.4 Correction préalable des vitesses des bandes du tapis roulant ADAL
CHAPITRE 4 RÉSULTATS
4.1 Le spatio-temporel
4.1.1 Marche symétrique
4.1.2 Marche asymétrique
4.2 Comparaison des valeurs suivant les méthodes de calculs
4.2.1 Comparaison de la méthode du LIO vs la méthode de Reisman
4.2.2 Méthode du LIO vs méthode de Reisman pour tous les essais
4.3 Prédictibilité des variables spatiotemporelles
4.4 Les forces de réaction au sol
4.4.1 Marche symétriqu
4.4.2 Marche asymétrique
4.5 L’activité électromyographique des muscles
4.5.1 Marche symétrique
4.5.2 Marche asymétrique
CHAPITRE 5 DISCUSSION
5.1 Comparaison des méthodes de Reisman vs LIO
5.2 Comportement spatio-temporel
5.3 Prédictibilité des variables spatiotemporelles
5.4 Les forces de réaction au sol
5.5 L’activité EMG des muscles
CONCLUSION
ANNEXE I QUESTIONNAIRE : «HUMAN ACTIVITY PROFILE»
ANNEXE II ÉCART ENTRE LE SUJET ET LE GROUPE EN % POUR LA LONGUEUR DE FOULÉE NORMÉE
ANNEXE III ÉCART ENTRE LE SUJET ET LE GROUPE EN % POUR LA LONGUEUR DE PAS NORMÉE DU CÔTÉ DOMINANT
ANNEXE IV ÉCART ENTRE LE SUJET ET LE GROUPE EN % POUR LA LONGUEUR DE PAS NORMÉE DU CÔTÉ NON DOMINANT
ANNEXE V ÉCART ENTRE LE SUJET ET LE GROUPE EN % POUR LA LARGEUR DE PAS NORMÉE
ANNEXE VI ÉCART ENTRE LE SUJET ET LE GROUPE EN % POUR LA DURÉE DE CYCLE
ANNEXE VII ÉCART ENTRE LE SUJET ET LE GROUPE EN % POUR LA DURÉE D’OSCILLATION CÔTÉ DOMINANT
ANNEXE VIII ÉCART ENTRE LE SUJET ET LE GROUPE EN % POUR LA DURÉE D’OSCILLATION CÔTÉ NON DOMINANT
ANNEXE IX ÉCART ENTRE LE SUJET ET LE GROUPE EN % POUR LA DURÉE D’APPUI CÔTÉ DOMINANT
ANNEXE X ÉCART ENTRE LE SUJET ET LE GROUPE EN % POUR LA DURÉE D’APPUI DU CÔTÉ NON DOMINANT
ANNEXE XI ÉCART ENTRE LE SUJET ET LE GROUPE EN % POUR LA DURÉE DE DOUBLE APPUI DU CÔTÉ DOMINANT
Télécharger le rapport complet
