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Modélisation de la transition assis-debout

Modélisation de la transition assis-debout. Modélisation musculosquelettique. Introduction. En 1992, les personnes âgées représentaient 11% de la population au Québec. Ce taux atteindra environ les 20% en l’an 2020 (Conseil Consultatif sur les aides techniques)

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Modélisation de la transition assis-debout

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Presentation Transcript

  1. Modélisation de la transition assis-debout GTS-504. (C) R. Aissaoui

  2. Modélisation musculosquelettique GTS-504. (C) R. Aissaoui

  3. Introduction • En 1992, les personnes âgées représentaient 11% de la population au Québec. Ce taux atteindra environ les 20% en l’an 2020 (Conseil Consultatif sur les aides techniques) • 74% de ces personnes développeront une incapacité au niveau de leur mobilité GTS-504. (C) R. Aissaoui

  4. La mobilité est reliée à: • Difficulté lors des transferts assis-debout • Distance parcourue en marchant • Port d’objet lourds • Demeurer debout pendant une longue période GTS-504. (C) R. Aissaoui

  5. Prévalence du transfert chez la personne âgée et pathologique • Se lever d’une chaise est une tâche qui requiert un travail mécanique important par rapport à d’autres activités de la vie quotidienne (AVQ) • La prévalence du transfert varie entre 32% (debout-assis), 42% (assis-debout) et 54% transfert au lit pour la personne âgée • Il existe une forte corrélation entre le transfert assis-debout et le risque de chute GTS-504. (C) R. Aissaoui

  6. Applications • Design des fauteuils (statiques, gériatriques,…) • Méthodes thérapeutiques en réadaptation • Analyse biomécanique du patron normal et pathologique de la transition assis-debout (TAD) • Modélisation biomécanique (SEF. chez les personnes paraplégiques,…) (SEF: Stimulation Électrique Fonctionnelle) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  7. Aide technique

  8. GTS-504. (C) R. Aissaoui

  9. Les études sur la TAD ont été réalisées essentiellement sur : • Les personnes âgées non handicapées • Arthrite rhumatoïde • Hémiplégie • Blessure médullaire (paraplégie,…) • Personne obèse • Personne atteinte de Parkinson GTS-504. (C) R. Aissaoui

  10. Déterminants de la T.A.D. Janssen et coll. (2002) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  11. Le processus du vieillissement normal affecte les paramètres biomécaniques suivants • L’anthropométrie • L’étendue articulaire • Les forces musculaires • Puissance musculaire • Temps de réaction • La proprioception GTS-504. (C) R. Aissaoui

  12. Considérations anthropométriques • 65 + : population non-homogène • Stratification par intervalle de 5 ans • Variable de prédiction modéré à faible (r ~ 0.4) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  13. ÉTENDUE ARTICULAIRE * Allander et coll. (1974); 40-70 ans 20% (rotation de la hanche) 10% (poignet et épaule) * Walker et coll. (1984) 57% (membres inférieurs) * Battie et coll. (1988); 20-60 ans 25% (rotation latérale tronc) 45% (épaule) * Einkauff et coll. (1987); 20-80 ans 25 - 50 %  (région lombaire) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  14. Force Musculaire * Viitisalo et coll. (1985); 30-70 ans 35-45%  (main, coude, Flex/Ext. Tronc) Puissance Musculaire * Bosco et Komi (1980); (18/28)-(70/73) ans 70%  (membre inférieur) Temps de Réaction * Welford (1984, 1988) 20%  Proprioception * Skinner et coll. (1984) 2 degrés (20 ans) 7 degrés (80 ans) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  15. Mesures effectuées durant la T.A.D. • Observations cliniques (assistance, temps de mouvement) • Cinématique articulaire (système d’analyse d’image - plan sagittal) • Forces de réactions au sol (plaque dynamométrique – force verticale) • EMG (muscles des membres inférieurs – unilatéral) • Accélérométrie (hanche – tête – membre inférieure) • Moment articulaire (dynamique inverse - 2D) • Puissance articulaire (dynamique inverse - 2D) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  16. Effort musculaire et réserve mécanique : • Moment musculaire net (MMN) au genou (81 – 112 N.m) • Effort isométrique maximal EIM (fléchisseurs 62 à 218 N.m; extenseurs 90 à 382 N.m) • Réserve fonctionnelle (MMN / EIM %) (78% p. âgée; 39% p. adulte) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  17. Marche Moment max = 27 N.mp. 90 kg GTS-504. (C) R. Aissaoui

  18. MODÉLISATION MUSCULAIRE GL IL GL: gluteus maximus IL: iliopsoas HAM: hamstrings RF: rectus femoris BF: biceps femoris VA: vastus lat /med GAS: gastrocnemius TA: tibialis anterior SOL: soleus RF HAM BF GAS VA TA SOL GTS-504. (C) R. Aissaoui

  19. Modélisation musculaire GTS-504. (C) R. Aissaoui

  20. Étude de Ellis et coll, 1979 GTS-504. (C) R. Aissaoui

  21. Résultat sur le fauteuil sans aide technique GTS-504. (C) R. Aissaoui

  22. Résultat avec le fauteuil motorisé GTS-504. (C) R. Aissaoui

  23. Standardisation des phases de la T.A.D. • Kralj et coll. (1990). (N=20) • McGibbon et coll. (2004). (N=20) • Etnyre et Thomas (2007). (N=100) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  24. Étude de Kralj et coll. (1990) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  25. Phase du mouvement de la transition assis-debout GTS-504. (C) R. Aissaoui

  26. PATRON DE LA T.A.D. DÉBUT FIN INIT. DÉCHARG. SIÈGE STABILISA- TION. PHASE VERTICALISATION ACCÉLÉRATION VERTICALE DU CORPS. QTÉ. DE MVT. Hor. TRONC DÉCÉL. CNTRL. FINAL ACTIVITÉ 0% 27% 34% 45% 73% 100% CYCLE GTS-504. (C) R. Aissaoui

  27. Étude de McGibbon et coll. (2004) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  28. Standardisation de Etnyre &. Thomas (2007). (N=100 adultes) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  29. Standardisation de Etnyre &. Thomas (2007). (N=100 adultes) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  30. Stratégies de transfert dans la T.A.D. Définition : un changement substantiel du patron cinématique de la T.A.D. • Stratégie du transfert (moment cinétique, quantité de mouvement du tronc) • Stratégie de la stabilisation (positionnement initial du CG du corps dans une zone stable) • Stratégie du compromis (efficacité – contrôle) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  31. Qté De Mvt. Vert. Qté de Mvt. Horizontale Hauteur Siège Mom. Art. Genou GTS-504. (C) R. Aissaoui

  32. Stratégie du transfert Stratégie de la stabilisation CG Malléole Base de support GTS-504. (C) R. Aissaoui

  33. Succès - Échec de la T.A.D. • Difficulté de la • tâche • - hauteur de siège • bascule postérieure • angle siège-dossier • - Position des appui bras Stratégie - Transfert - Stabilisation - efficacité - contrôle Aide technique - siège éjecteur - ... Contrôle de la stabilité posturale Réserve mécanique Et effort musculaire requis GTS-504. (C) R. Aissaoui

  34. Stratégies durant la T.A.D. • Stratégie basé sur la vitesse horiz. du CG + distance horiz. CG – BS (base de support) au décollement du siège • Stratégie du Transfert (VH-CG > 10 cm/s; CG-BS > 5 cm) • Stratégie de Stabilisation (VH-CG < 7.5 cm/s; CG-BS < 5 cm) • Stratégie du compromis (Intervalle entre les 2 stratégies) • Stratégie basé sur les puissances articulaires générées à la hanche tronc et genou • Stratégie tronc-hanche (repositionnement du tronc) • Stratégie du genou (très haut moment au genou durant la phase 2) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  35. Échec dans la réalisation de la T.A.D. • Étude 1 : caractérisation des chutes • Chute en arrière • Chute par devant (conclusion: les deux types de chutes sont caractérisées par une faible Génération de quantité de mouvement pendant le transfert) • Étude 2 : Différentiation entre trois types de T.A.D. • T.A.D. à vitesse naturelle • T.A.D. rapide • T.A.D. rapide suivie d’une chute en avant GTS-504. (C) R. Aissaoui

  36. Approches nouvelles dans la détermination de la stabilité pendant la T.A.D. • Optimisation (pendule inversé à 2 segments) avec les contraintes suivantes: • Vitesse CG • Forces gravitationnelle • Friction • Déplacement du CP (pied) les mouvements possibles sont définis par un diagramme représentant la variation de la vitesse A/P du CG en fonction de la projection du CG sur la base de support bipodale. GTS-504. (C) R. Aissaoui

  37. Optimisation par un pendule inversé GTS-504. (C) R. Aissaoui

  38. Modèle de Papa & Cappozzo (1999) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  39. Discontinuité cinématique du modèle de Papa et Cappozzo GTS-504. (C) R. Aissaoui

  40. Discontinuité énergétique du modèle de Papa et Cappozzo GTS-504. (C) R. Aissaoui

  41. Topologie de mouvement basé sur le diagramme de phase entre le moment conjugué généralisé p1 et l’angle virtuel θ1 GTS-504. (C) R. Aissaoui

  42. 6 topologies stables structurellement GTS-504. (C) R. Aissaoui

  43. Modèle proposé : Un double pendule a segment télescopique l(t) : représente la longueur du tronc la norme du vecteur q2(t) r(t) : représente la norme du vecteur hanche-cheville q1(t) GTS-504. (C) R. Aissaoui

  44. Formalisme lagrangien • Dans le formalisme lagrangien, on postule que le système est caractérisé par un ensemble de 2k (k=2) variables définissant l’état instantanné du système et par une fonction L = T-V définissant l’évolution temporelle de celui-ci sous le principe de moindre action de Hamilton. • T= énergie cinétique du système • V=énergie potentielle du système GTS-504. (C) R. Aissaoui

  45. Lagrangien Coordonnées généralisées GTS-504. (C) R. Aissaoui

  46. Contraintes cinématiques sur le double pendule téléscopique inversé GTS-504. (C) R. Aissaoui

  47. Écriture du lagrangien en fonction d’un degré de liberté GTS-504. (C) R. Aissaoui

  48. Moment conjugué : moment cinétique du système Moment d’inertie Membre inf. Tronc Énergie cinétique Interaction Tronc-Membre Inf. GTS-504. (C) R. Aissaoui

  49. Utilisation de l’accéleromètre dans la T.A.D. • Détection des événements temporels. (Bijan et coll., 2002) • Mesure de la trajectoire angulaire du tronc (accl + gyros) (Giansanti et coll., 2007) • Mesure de l’équilibre durant la T.A.D. (Janssen et coll., 2008) • Mesure de la dépense énergétique à la marche par la mesure de l’aire sous la courbe accélérométrique. GTS-504. (C) R. Aissaoui

  50. Surface accélérométrique GTS-504. (C) R. Aissaoui

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