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Analyse des paramètres spatio-temporels de la marche sur un tapis roulant instrumenté à deux voies à vitesse fixe et en mode haptique chez le sujet valide

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Chitour, Mohamed Amir (2019). Analyse des paramètres spatio-temporels de la marche sur un tapis roulant instrumenté à deux voies à vitesse fixe et en mode haptique chez le sujet valide. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

OBJECTIF : L’objectif principal de notre étude de recherche est d’évaluer la capacité du tapis roulant à deux voies à générer une marche dite « naturelle » lorsque celui-ci fonctionne en mode haptique. Pour cela, nous avons comparé trois conditions de marche à savoir : la marche au sol (SOL), celle sur le tapis roulant à vitesse fixe (VF) et enfin celle en mode haptique (MH).

MÉTHODE : L’expérimentation a porté sur 15 participants sains au cours de laquelle nous avons évalué quatre paramètres spatio-temporels de la marche (la longueur de pas, la longueur de foulée, la cadence et la vitesse de marche) ainsi que leur variabilité. Un système de 19 capteurs inertiels (MVN Biomech ; XSens, Inc.) a été utilisé dans trois conditions de marche : la marche naturelle le long d’un couloir, la marche sur tapis roulant à vitesse fixe et enfin la marche sur un tapis roulant en mode haptique. Après avoir réalisé les acquisitions, un traitement de données a été effectué faisant suite à une correction des données qui avait concerné les participants qui présentaient le plus de variabilité et donc le moins de contrôle par la même occasion du tapis en mode haptique. Nous nous sommes d’ailleurs limités à huit participants et pris comme situation de référence de la variabilité de la marche : le CV (coefficient de variation) de la longueur de pas allant de 10 à 25 %. S’en est suivi une correction des trois autres paramètres cités plus haut prenant toujours comme situation de référence la variabilité de la longueur de pas.

RÉSULTATS : Une analyse statistique de type ANOVA a été réalisée sur les CV des quatre paramètres spatio-temporels. Pour tous les paramètres, les CV dans la condition VF sont significativement plus faibles que dans la condition SOL. En revanche, il n’y a pas de différence significative entre les conditions SOL et MH pour la longueur de pas et la cadence. Les valeurs des CV pour ces deux paramètres dans les conditions VF, SOL et MH : (3,0 ± 0,6%), (5,0 ± 1,7 %) et (7,4± 3 %) pour la longueur de pas, et (1,5 ± 0,2 %), (2,6 ± 1,2 %) et (3,2 ± 1,0 %) pour la cadence.

CONCLUSION : La variabilité de la marche sur le tapis en MH se rapprochait plus de celle du couloir (SOL) que du tapis à VF s’agissant de la longueur de pas et de la cadence. D’autres améliorations sur le modèle haptique actuel implémenté sur le tapis doivent être apportées nécessitant des ajustements de l’algorithme pour des résultats plus homogènes afin que la variabilité de la marche en MH se rapproche encore plus de celle mesurée le long du couloir pour un plus grand nombre de participants.

Titre traduit

Analysis of spatio-temporal parameters during gait on a double belt instrumented treadmill in fixed speed and haptic mode in healthy adults

Résumé traduit

OBJECTIVE: The main objective of this research study is to evaluate the ability of a split-belt treadmill, working under a haptic mode, to generate a normal gait. For this purpose, we compared three different gait conditions: overground walking in a corridor, walking on a treadmill at fixed speed and finally walking on a haptic treadmill.

METHOD: 15 healthy participants took part in this study in which different gait were measured namely: (step length, stride length, cadence and walking speed.). The variability of each parameters was assessed using the coefficient of variation (CV). An MVN Biomech; XSens, Inc system with 19 inertial sensors was used to measure 3D kinematics in three gait conditions: normal walking gait along a corridor, walking on a treadmill under a fixed speed mode and walking on a treadmill in a haptic mode. As a result, data was processed and an adjustment was carried out for the participants presenting high variability using a simple data smoothing technique. This concerned eight participants for whom the coefficient of variation (CV) of the step length ranged between 10 and 25%. As a consequence, the three remaining spatio-temporal parameters were adjusted by considering the CV of the step length as a reference.

RESULTS: A statistical analysis ANOVA was performed on the overall CVs and average values of the four spatio-temporal parameters. The CVs under the fixed speed mode are significantly lower than the ones measured in overground walking condition. Moreover, there was no significant difference between overground and haptic mode conditions regarding the step length and the cadence. The values of the CVs for both parameters under the three conditions were 3,0 ± 0,6 % for fixed speed, 5,0 ± 1,7 % for overground walking and 7,4± 3 % for haptic mode for the step length, and (1,5 ± 0,2 %), (2,6 ± 1,2 %) and (3,2 ± 1,0 %) for the cadence respectively.

CONCLUSION: These results lead us to confirm that the behaviour of walking under a haptic mode is closer to the one observed along the corridor compared to the fixed speed mode. Further improvements need to be carried out to enhance the treadmill’s haptic operating mode such that the gait variability under this latter is closer to the one along the corridor for more participants.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire concentration technologies de la santé". Comprend des références bibliographiques (pages 115-117).
Mots-clés libres: tapis roulant, marche, paramètres spatio-temporels, variabilité de la marche, mode haptique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Aissaoui, Rachid
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 17 juin 2019 16:23
Dernière modification: 17 juin 2019 16:23
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2319

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