Analyse des forces des membres supérieurs développées par des participants hémiparétiques dans un entrainement bimanuel

Cariou, Gwendal (2021). Analyse des forces des membres supérieurs développées par des participants hémiparétiques dans un entrainement bimanuel. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Introduction : Lors d'un accident cérébral vasculaire (AVC), l'équilibre des forces de poussée des membres supérieurs est rompu. L'introduction d'un entraînement par thérapie de force dans la rééducation de la personne atteinte d'AVC pourrait être une piste permettant aux participants hémiparétiques de retrouver une symétrie des forces entre les deux bras.

Objectif : Ce projet a pour dessein principal d’investiguer le patron des forces de réaction sur un exerciseur bimanuel robotisé durant des exercices de poussées bimanuelles et déterminer s’il existe des différences significatives dans la production de force entre des participants hémiparétiques et des participants sains.

Méthode : Les données de force de dix-neuf sujets sains et de dix-sept sujets atteints d'AVC ont été collectées à 600 Hz (capteurs de force au poignées) durant des entraînements de poussée manuelle avec des résistances de 15% et 30% de la force maximale volontaire. L'analyse des courbes a permis de caractériser un régime transitoire et un régime permanent. Trois paramètres dépendant lors du régime transitoire ont été mesurés : le temps de poussée, le premier dépassement et l’écart temporel entre les départs des membres supérieurs. Trois paramètres dépendants ont été étudiés pour le régime permanent : la capacité du sujet à respecter la consigne à ± 2% appelée stabilité, le coefficient de variation de la force et la régularité des fluctuations du signal appelée entropie approximative.

Résultats : On ne distingue aucune différence entre les métriques du régime transitoire et l’entropie approximative des participants sains et celles des participants hémiparétiques. Mais il existe des différences significatives entre les sujets sains et les sujets post-AVC pour les métriques du régime permanent. Du coté non-dominant, la stabilité est plus grande pour les sujets sain, 29.1% ± 8.5 à 15%, contre 23.7% ± 5.5 pour les sujets parétiques. À l’inverse, le coefficient de variation est plus faible pour le groupe sain, 31.3% ± 8.7 à 15% en comparaison du groupe post-AVC, 40.1% ± 11.7 à 15%. Ces résultats indiquent une plus grande dispersion des données par rapport à la consigne pour le groupe post-AVC.

Conclusions : On observe une différence de la force lors du régime permanent. Ce régime correspondant au moment où les participants déplacent les poignées tout en maintenant une force constante. Des différences significatives sont observées pour la stabilité et le coefficient de variation de la force entre les sujets sains et les sujets hémiparétiques. Ces variables caractérisent la capacité des participants à viser la consigne et à ne pas s’en éloigner lors du déplacement des poignées. On constate donc une baisse de contrôle de la force liée à l'AVC.

Titre traduit

Analysis of uper limbs force control during bimanual movements on a training device among stroke participants

Résumé traduit

Introduction : The balance of pushing forces in the upper limbs is upset due to a stroke. The introduction of force control therapy in strokes’ rehabilitation trainings could be one avenue for hemiparetic patients to regain bimanual symmetry of forces between the two arms.

Objective : The main purpose of this project is to investigate the reaction force patterns on a robotic bimanual exerciser during bimanual push exercises and determine whether there are significant differences in force production between hemiparetic and healthy participants.

Method : Force data from nineteen healthy and seventeen stroke subjects were collected at 600 Hz during manual thrust training with resistances of 15% and 30% of maximum voluntary force. The analysis of the curves made it possible to characterize a transitional regime and a steady state. Three dependent parameters during the transitional regime were measured: thrust time, the first overshoot and the time gap between upper limb departures. Three dependent parameters were studied for the steady state: the subject's ability to respect the ± 2% set point called stability, the coefficient of variation of the force and the regularity of the signal fluctuations called approximate entropy.

Results : There is no difference between the metrics of the transient regime and the approximate entropy of healthy and pathological patients. But there are significant differences between healthy and pathological patients for the steady-state metrics. On the non dominant side, stability is greater for healthy subjects, 29. 1% ± 8. 5 to 15%, compared to 23. 7% ± 5. 5 for hemiparetic subjects. Conversely, the coefficient of variation is lower for the healthy group, 31. 3% ± 8. 7 to 15% compared to the pathological group, 40. 1% ± 11. 7 to 15%. These results indicate that the pathological group has a greater deviation of the force from the setpoint required and therefore a greater decrease in precision.

Conclusions : There is a difference in strength in the steady state. The steady state corresponds to the moment when the participants move the handles while maintaining a constant force. Significant differences were observed for stability and coefficient of variation in strength between healthy and hemiparetic subjects. These variables are characteristic of participants' ability to aim at the set point and not to move away from it when moving the handles. Thus, there is a decrease in stroke-related force control.

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 en génie, concentration technologies de la santé". Comprend des références bibliographiques (pages 91-93).
Mots-clés libres:	membre supérieur, bras parétique, production de force, mode symétrique, contrôle dynamique de la force, hémiparétique, force bimanuelle
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Aissaoui, Rachid
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	25 oct. 2021 18:29
Dernière modification:	25 oct. 2021 18:29
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2748

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