Étude biomécanique de l’influence du type de mouvement et de la posture lors d’un entrainement avec exerciseur dans l'optique d'une mobilisation précoce favorisant la plasticité neuronale des blessés médullaires

Chammakhi, Hanen (2023). Étude biomécanique de l’influence du type de mouvement et de la posture lors d’un entrainement avec exerciseur dans l'optique d'une mobilisation précoce favorisant la plasticité neuronale des blessés médullaires. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les blessures médullaires sont des incidents fréquents et peu réparables associés à des charges socio-économiques importantes, tant au niveau individuel que collectif. À cet égard, la mobilisation précoce par cyclo-ergomètre adapté au lit est l'un des traitements à base d'exercices susceptibles de favoriser la neuroplasticité chez les patients atteints de blessure médullaire (BM). Cependant, la revue de la littérature révèle la faible aptitude du mouvement cyclique circulaire à reproduire la marche naturelle (MN) pour laquelle la récupération est un besoin essentiel chez les BM. Cela contredit le principe fondamental de la spécificité de la tâche pour le traitement basé sur l'exercice. Bien que des mouvements alternatifs existent, la littérature manque d'information sur le meilleur mouvement qui reproduit en posture couchée la MN. De même, l'influence de la posture et du mode d'entrainement sur la similarité avec la MN n'est pas suffisamment étudiée. C'est pourquoi l’objectif principal de ce projet était de mieux comprendre la meilleure configuration du mouvement et de la posture qui favorise la neuroplasticité chez les BM à un stade précoce. Pour répondre à cet objectif, d’abord, un cahier des charges d’un dispositif de mobilisation précoce des BM est élaboré. Ensuite, une étude comparative est menée incluant 14 adultes sains (dont 8 femmes) entre la MN et trois mouvements: circulaire, elliptique et linéaire, en deux postures: couchée et debout et deux modes d’entrainement (sauf pour le linéaire). Pour chaque participant, la cinématique de la jambe dominante a été acquise par le système optique OptiTrack et les forces de réaction au sol et aux pédales ont été acquises par des semelles de force F-Scan sans fil. Pour chacune des modalités de mouvement, sept paramètres ont été ensuite calculés par rapport à la MN. L'analyse statistique des paramètres dépendants en fonction des facteurs étudiés a utilisé des modèles linéaires mixtes généralisés (GLMM) et des comparaisons multiples par paire. Les résultats de ce projet de recherche confirment la faible similarité biomécanique entre la MN et le mouvement circulaire, dans les deux postures. Le meilleur mouvement qui reproduit la MN en posture couchée est le mouvement linéaire, suivi du mouvement elliptique. Le passage à une posture debout favorise significativement la similarité cinématique et cinétique. Aussi, le mode passif n’influence pas significativement la similarité, mais il réduit significativement les forces de réaction maximales d'entrainement. Ces résultats démontrent la pertinence de substituer le mouvement cyclique circulaire par un mouvement linéaire dans le contexte de la mobilisation précoce des BM. Ceci suggère la conception d'un dispositif ergomètre-linéaire comme une cible intéressante pour des travaux futurs. En outre, la conception du dispositif devrait favoriser autant que possible la posture debout et le mode actif. Cela étant, la comparaison de l'efficacité d'une mobilisation précoce avec un ergomètre linéaire par opposition à un cyclo-ergomètre sur la récupération de la marche naturelle est éventuellement un horizon à explorer.

Titre traduit

Biomechanical study of the impact of the type of movement and posture during training with an exerciser with a view towards early mobilization to promote neural plasticity in spinal cord injured patients

Résumé traduit

Traumatic spinal cord injuries are frequent and hardly repairable incidents associated with significant socioeconomic burdens, both at the individual and community levels. In this regard, early mobilization by the bedside cyclo-ergometer is one of the activity-based therapies that may promote neuroplasticity in spinal cord injured patients (BM). However, the literature review reveals the poor ability of circular cyclic movement to reproduce natural gait for which recovery is a critical need for BM. This contradicts the principle of task specificity in activity-based therapies. Although alternative movements exist, the literature lacks information on the best movement that reproduces natural gait in supine posture. Similarly, the influence of posture and training mode on similarity to natural gait is not sufficiently studied. Therefore, the main objective of this project was to better understand the best movement and posture configuration that promotes neuroplasticity in BM early mobilization. To address this objective, first, a technical specification for an early mobilization device for BM is developed. Then, a comparative study was conducted including 14 healthy adults (including 8 women) between gait and three movements: circular, elliptical and step, in two postures: supine and standing and two training modes (except for the step). For each participant, dominant leg kinematics were acquired by the OptiTrack optic system, and ground and pedal reaction forces were acquired by wireless F-Scan force insoles. For each of the motion modalities seven parameters were then calculated in comparison to natural gait. Statistical analysis of the dependent parameters as a function of the factors studied used generalized linear mixed models (GLMM) and pairwise comparisons. The results of this research project confirm the low biomechanical similarity between natural gait and circular movement in both postures. The best movement that reproduces natural gait in supine posture is the step, followed by the elliptical. Switching to a standing posture significantly favours kinematic and kinetic similarity. Also, the passive mode does not significantly influence similarity, but it significantly reduces maximal training reaction forces. These results demonstrate the relevance of substituting circular cyclic movement with step motion in the context of BM early mobilization. This suggests the design of a step-ergometer device as an interesting target for future work. In addition, the device design should promote standing posture and active mode as much as possible. That said, comparing the effectiveness of early mobilization with a stepergometer vs a cyclo-ergometer on natural gait recovery is potential horizon to explore.

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 mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 179-190).
Mots-clés libres:	blessures médullaires, mobilisation précoce, cycloergomètre, marche naturelle, mouvement d’entrainement, posture d’entrainement, mode d’entrainement
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Petit, Yvan
Codirecteur:	Codirecteur Mac-Thiong, Jean-Marc
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	28 août 2023 13:58
Dernière modification:	28 août 2023 13:58
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3247

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