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Un exemple doutil pour tester linterface homme-matériel : le contrôle de léquilibre Pr Patrice ROUGIER Laboratoire de Physiologie de lExercice Université

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Présentation au sujet: "Un exemple doutil pour tester linterface homme-matériel : le contrôle de léquilibre Pr Patrice ROUGIER Laboratoire de Physiologie de lExercice Université"— Transcription de la présentation:

1 Un exemple doutil pour tester linterface homme-matériel : le contrôle de léquilibre Pr Patrice ROUGIER Laboratoire de Physiologie de lExercice Université de Savoie Le Bourget du lac Mel : Site perso : p-i.rougier.perso.sfr.fr

2 Le cadre réglementaire - Les études scientifiques portant sur lhomme normal ou pathologique sont régies par la loi du dite loi Huriet qui a été révisée le 9 Aout Cette loi garantit la protection des personnes se prêtant à des recherches biomédicales - La loi impose lobtention de lavis dun comité de protection des personnes - Elle impose de fournir au patient une information détaillée sur le traitement reçu

3 Contexte - La loi Huriet constitue le premier dispositif légal français en matière de recherche biomédicale. Elle trouvait sa nécessité dadapter la législation nationale aux besoins de la recherche. - Les textes antérieurs sont la conséquence directe dune réflexion sur latrocité des expérimentations nazies lors de la seconde guerre. - En 1947, lAssociation Médicale Mondiale édicte le Code de Nuremberg qui vise à interdire toute expérimentation sur la personne humaine, sans avoir au préalable recueilli un consentement libre et éclairé. - En 1966, le Pacte des Nations-Unies relatif aux droits civils et politiques énonce que « nul ne sera soumis à la torture, ni à des actes ou de peines inhumains et dégradants ». Il était donc interdit de soumettre une personne sans son libre consentement à une expérience médicale ou scientifique.

4 Quelques définitions - La balance risques/bénéfices consiste en une évaluation, pour chaque projet de recherche, des risques et inconvénients prévisibles, d'une part, et du bénéfice attendu pour la personne ou l'intérêt pour la santé publique, d'autre part - La personne physique ou morale qui prend linitiative dune recherche biomédicale est dénommé promoteur - La ou les personnes physiques qui dirigent et surveillent la réalisation de la recherche sont dénommées investigateurs - Lorsque le promoteur dune recherche confie sa réalisation à plusieurs investigateurs, il désigne parmi eux un investigateur principal

5 Dispositions générales (1) Aucune recherche sur lêtre humain ne peut être effectuée: - Si elle ne se fonde pas sur le dernier état des connaissances scientifiques et sur une expérimentation pré-clinique suffisante - Si le risque prévisible encouru par les personnes qui se prêtent à la recherche est hors de proportion avec le bénéfice escompté pour ces personnes ou lintérêt de la recherche - Si elle ne vise pas à étendre la connaissance scientifique et les moyens susceptibles daméliorer sa condition - Si elle na pas été conçue de telle façon que soient réduits au minimum la douleur, les désagréments, la peur et tout autre inconvénient prévisible lié à la maladie ou à la recherche, en tenant compte particulièrement du degré de maturité pour les mineurs et de la capacité de compréhension pour les majeurs hors détat dexprimer leur consentement.

6 Dispositions générales (2) Les recherches biomédicales ne peuvent être effectuées que : - sous la direction et sous la surveillance dun médecin justifiant dune expérience appropriée - dans des conditions matérielles et techniques adaptées à lessai et compatibles avec les impératifs de rigueur scientifique et de sécurité des personnes qui se prêtent à ces recherches.

7 Dispositions générales (3) La recherche biomédicale exige la souscription préalable, par le promoteur, dune assurance garantissant sa responsabilité civile Elle peut donner lieu à une indemnité pour contraintes subies Il est normalement interdit de participer simultanément à plusieurs recherches La responsabilité du promoteur est relative à une faute présumée. Afin de s'exonérer de sa responsabilité, il appartient à ce dernier de prouver l'absence de sa faute ou de celle de tout intervenant ; il ne peut toutefois soulever le fait d'un tiers ou le retrait volontaire de la personne qui a initialement consenti à la recherche

8 Dispositions générales (4) Préalablement à la réalisation d'une recherche biomédicale sur une personne, l'investigateur doit lui fait connaître notamment : - L'objectif, la méthodologie et la durée de la recherche - Les bénéfices attendus, les contraintes et les risques prévisibles, y compris en cas d'arrêt de la recherche avant son terme - L'avis du comité de protection des personnes et l'autorisation de l'autorité compétente - Le cas échéant, l'interdiction de participer simultanément à une autre recherche ou la période d'exclusion prévues par le protocole et son inscription dans le fichier national

9 Principes - une limitation de la mise en oeuvre de la recherche : elle n'est possible qu'à la condition que des recherches d'une efficacité comparable ne puissent être effectuées sur une autre catégorie de la population - une balance risques / bénéfices spécifique : l'importance du bénéfice escompté doit en effet être de nature à justifier le risque prévisible encouru - le caractère minimal des risques et des contraintes de la recherche mise en oeuvre

10 Toutefois, les dispositions du présent titre ne sappliquent pas: - Aux recherches dans lesquelles tous les actes sont pratiqués et les produits utilisés de manière habituelle, sans aucune procédure supplémentaire ou inhabituelle de diagnostic ou de surveillance - Aux recherches visant à évaluer les soins courants, autres que celles portant sur les médicaments, lorsque tous les actes sont pratiqués et les produits utilisés de manière habituelle mais que des modalités particulières de surveillance sont prévues par un protocole, obligatoirement soumis à lavis du comité de protection des personnes

11 Les orthèses de cheville - Elles servent à rigidifier larticulation des chevilles - Elles permettent de limiter lamplitude articulaire et lactivité musculaire - Elles sont prescrites dans un cadre prophylactique ou lors de la rééducation - Plusieurs modèles sont commercialisés présentant divers degrés de rigidité

12 Comparaison de différents modèles dorthèses de cheville - Lobjectif est ici de caractériser les effets de ces orthèses sur lhomme en bonne santé - Justification du choix de la tâche: le maintien de la station debout non perturbée est une tâche sensori-motrice mettant à contribution larticulation des chevilles - Des sujets jeunes en bonne santé, dépourvus de tout antécédent traumatique récent permettent de mettre en évidence les effets des caractéristiques physiques du produit - Linclusion de sujets déficients augmente la variabilité comportementale et met en jeu des interactions avec dautres facteurs comme la douleur, la peur de la récidive

13 1° étude: Rougier et al., Clin Biomech (2004) - Les sujets sont debout sans contrainte de répartition de poids - Les mesures sont effectuées par une plate-forme de force unique - Les orthèses sont portées bilatéralement de façon à induire des effets a priori identiques des 2 côtés

14 Ortel – Dynastab Ligacast - Ligaflex

15 Ortel est une chaussette contendante nentraînant pas de contraintes particulières au niveau de la cheville. De ce fait, ce modèle, dhabitude prescrit pour des entorses bénignes,a été choisi comme référence. Dynastab est un modèle constitué dun chausson-talon non rigide doté dun serrage par laçage permettant de limiter les mouvements dans larticulation sous-astragalienne et tibio-tarsienne. En supplément, deux sangles entourant la cheville permettent de renforcer le maintien. Cest un modèle prescrit pour le « sevrage » faisant suite à une première attelle ou à visée protectrice pendant la phase de récupération de la vigilance musculaire. Ligacast est un modèle constitué de coques latérales rigides en plastique, lensemble étant fixé par des sangles senroulant autour de la jambe. Ce type dorthèse est en général recommandé pour les entorses bénignes des ligaments latéraux externe et interne ainsi que pour limmobilisation des premiers jours. Il est également utilisé pour la reprise de la marche dans les entorses moyennes et graves et les fractures malléolaires. Ligaflex est constitué dune chaussette contendante sur laquelle se fixent deux sangles élastiques de rappel externe en valgus,senroulant autour des chevilles. Ce modèle est recommandé pour les entorses accompagnées de sensations dinstabilité chronique après la reprise des appuis.

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17 Histograms showing group means and standard deviations for parameters issued from the fBm modelling: spatio-temporal co- ordinates of the transition point (hDx2i and Dt) on the upper part and scaling exponents Hsl and Hll on the lower part. As in Fig. 3, statistical differences are expressed above the histograms (** P < 0:01; * P < 0:05). Note the significant decreases of the spatial co- ordinates of the transition points for both Dynastab and Ligacast on CoP–CoGv and CoGh motions which are accompanied by opposite increases in Hll for CoGh motions in the MLdirection. This feature expresses a tendency to obtain an improved corrective control when the distance covered until the onset of this process is reduced.

18 Discussion - Les effets posturaux de chacune des orthèses sont spécifiques - Les effets agissent préférentiellement sur les mouvements de CP-CGv, signifiant une diminution de lactivité neuro-musculaire - Les effets sont sensiblement de mêmes amplitudes selon les axes ML et AP

19 2° étude: Rougier et al., Res Quart Exer Sport (2009) - Les sujets sont testés en situation de bipédie (avec une contrainte de répartition de poids 2/3 – 1/3) et dunipédie - Les mesures sont effectuées par une double et une simple plate- forme de force - Les orthèses sont portées unilatéralement de façon similaire à ce qui est observé chez les patients souffrant dentorse de la cheville - Le modèle dorthèse choisi pour cette étude est lorthèse Ligacast Immo, qui est une évolution, économiquement plus intéressante, du modèle Ligacast

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21 Protocole - 4 conditions X 2 protocoles - pieds nus - bas de contention élastique - orthèse rigide - orthèse rigide + bandage - 14 sujets en bonne santé - 10 essais de 32 avec 32 et 10 de repos entre essais et conditions

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24 Discussion - Le protocole de bipédie apparaît le mieux à même de mettre en évidence des effets statistiquement significatifs - Ces effets agissent exclusivement sous lappui déchargé portant lorthèse - Les effets sont sensiblement de mêmes amplitudes selon les axes ML et AP - Par rapport au bas de contention, lorthèse rigide dans un premier temps et le bandage dans un second permettent une diminution des déplacements du CP sous lappui déchargé - Biomécaniquement, ces effets sous lappui déchargé déterminent des effets de même nature sous lappui chargé

25 3° étude: Genthon et al., Scand J Med Sci Sports (2009) - Les mesures posturographiques sont effectuées par une double plate-forme de force à J0, J10 et J30 - Les orthèses sont portées pour tous les sujets (sains et pathologiques) unilatéralement - Lorthèse choisie pour cette étude est Ligacast Immo - Deux groupes de sujets sont inclus: - des sujets normaux devant répartir leur poids de corps selon un ratio 1/3 – 2/3 - des patients souffrant dune entorse de cheville de niveau faible ou moyen - Des mesures cliniques (taille de loedeme, douleur, degré de gravité) sont également effectuées

26 Caractérisation du patient avec entorse

27 Les effets de lorthèse

28 Discussion - La douleur apparaît être le facteur principal responsable de lasymétrie - A J10, lasymétrie est encore présente; elle a disparu à J30 - Les effets de lorthèse consistent en une réduction des déplacements du CP déchargé et du CPRes - Le bas de contention seul conduit à des effets de même nature mais intermédiaires - Les effets de lorthèse sont identiques tout au long du mois de test

29 Une des caractéristiques des patients hémiplégiques est le syndrome du pied tombant Lorthèse est à ce jour la seule aide mécanique susceptible de réduire les mouvements parasites de lappui parétique Le rôle de lorthèse est de maintenir le pied dans une position anatomique compatible avec la marche Pour cette raison, la plupart des études ont été réalisées sur cette tâche Les stratégies déquilibration permettent néanmoins de différencier les effets induits par les modèles et/ou les réglages Les orthèses releveurs de pied

30 Du point de vue postural, les stratégies déquilibration du patient hémiparétique se caractérisent par : - une asymétrie de répartition du poids de corps - une asymétrie et une modification du patron des trajectoires des CP plantaires - une antériorisation de lappui sous la jambe parétique - dans certains cas une désynchronisation des deux trajectoires des CP plantaires

31 Accident vasculaire cérébral Daprès Genthon et al., Stroke (2008) 39:1793-9

32 Première étude (Guillebastre et Rougier, ARMP, 2007) 16 sujets en bonne santé Mesures par double plate-forme de force Quatre conditions: - en chaussette (REF) - avec une orthèse stabilisatrice de cheville (Ligacast Immo, Thuasne) - avec une orthèse releveur de pieds rigide (Ormihl-Danet) - avec une orthèse releveur de pieds souple (Ormihl-Danet) 6 essais de 32 par condition, repos : 15 et 6 Posture asymétrique

33 souple rigide

34 Résultats 1 : positions moyennes Postions moyennes des trajectoires du CPRes (à droite) du CPDéc et du CPCha (à gauche) en fonction des deux axes (ML et AP) pour les quatre conditions expérimentales. Noter le recul sur laxe AP de ces positions lors du port dorthèses, ainsi que labsence deffet selon laxe ML qui traduit la même asymétrie pour toutes les conditions.

35 Résultats 2 : spectres CP plantaires Spectres fréquentiels moyens des déplacements des CPCha et CPDéc (du pied muni dune OSC, dune ORP-R ou dune ORP-S) ainsi que les paramètres RMS et FM planaires (moyenne ± écart-type), sous forme de diagramme à bandes, permettant leur caractérisation. Noter la diminution de lamplitude de 0 à 1 Hz sur le spectre OSC, la diminution damplitude (mesurées daprès les RMS) des mouvements du CP de la jambe déchargée et laugmentation de la fréquence médiane (FM) des mouvements du CP de la jambe chargée.

36 Résultats 3 : spectres CP résultant Spectres fréquentiels moyens des déplacements du CPRes selon les axes ML et AP, ainsi que les paramètres RMS et FM selon les mêmes axes (moyenne ± écart-type), sous forme de diagrammes à bandes, permettant leur caractérisation. Noter lallure générale des diagrammes montrant une diminution damplitude (RMS) accompagnée dune augmentation de la fréquence médiane (FM), cette dernière étant statistiquement significative selon laxe AP.

37 Discussion Des résultats propres à chaque modèle sont observés Avec une ORP lappui est reculé et recentré Cet effet de recul est dautant plus prononcé que lorthèse est rigide Cet effet de recul est plus facilement observable sur le CP plantaire de lappui déchargé que sur celui du signal résultant Une diminution des amplitude est observable sous lappui déchargé portant lorthèse

38 Seconde étude (Guillebastre et al., JRM, 2007) 11 sujets en bonne santé Mesures par double plate-forme de force Trois conditions: - pieds nus (REF) - avec une orthèse releveur de pieds articulée peu tendue (Ormihl-Danet) - avec une orthèse releveur de pieds articulée tendue (Ormihl- Danet) 4 essais de 64 par condition, repos : 30 et 10 Posture asymétrique reproduisant les caractéristiques de lhémiplégique (avancée du pied déchargé)

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40 Illustration des positions moyennes des trajectoires du CPRes, du CPDéc et du CPCha pour les 3 conditions expérimentales selon les axes ML et AP. Noter le recul de ces positions lors du port dorthèse (couleur noire) vis-à-vis de la condition de référence (couleur grise), ainsi que les valeurs moyennes du CPDéc (en moyenne 139 mm) largement supérieures à celles du CPCha (en moyenne 81 mm) qui traduit lantériorisation du CP de la jambe déchargée par rapport au CP de la jambe chargée. * : p < 0,05.

41 Variance des trajectoires du CPRes (en haut) du CPDéc (au milieu) et du CPCha (en bas) pour les 3 conditions expérimentales selon laxe AP. Concernant le CPDéc, noter la différence des valeurs de variance statistiquement significative entre les deux conditions appareillées (ORPD– et ORPD +) qui traduit une difficulté de contrôle des mouvements du CPDéc, dont la position moyenne ne varie pas malgré laugmentation de la contrainte imposée par le système de rappel. * : p < 0,05.

42 Discussion Le port dORPD entraîne un recul vers les talons du CP Déc Laugmentation de la tension du système de rappel de lORPD se traduit par une augmentation des déplacements du CP Déc Même si on observe un effet statistiquement significatif de la variance au niveau de la jambe déchargée, cest labsence deffet significatif de la jambe chargée qui prend le pas sur la valeur résultante.

43 Le positionnement de la colonne vertébrale est susceptible dinteragir avec le contrôle des mouvements du tronc (scoliose) Un nouveau concept: la ceinture lordosante (Lordactiv) La plupart des ceintures lombaires visent à éliminer la lordose au niveau lombaire Les ceintures lombaires

44 Objectif: étudier les répercussions liées à son port sur les stratégies de contrôle de léquilibre de sujets sains et de patients lombalgiques Un premier travail mené sur les sujets en bonne santé na pu montré deffets particuliers sur les stratégies de contrôle, ceci en comparaison de conditions sans ceinture ou avec une ceinture classique délordosante. Un second travail (Munoz et al., 2010), mené sur des patients souffrant de discopathies, montre un meilleur contrôle des mouvements du tronc selon laxe AP.

45 Afin de mobiliser davantage le bas de la colonne vertébrale, les ceintures ont ensuite été testées en station assise, chez le sujet sain (Munoz et al., 2012) comme chez les patients lombalgiques La mobilité de larticulation sacro-lombaire a été facilitée par ladjonction dune balancelle.

46 Le même paradigme a été utilisé chez des patients lombalgiques en phase sub-aigue.

47 Une chaussure conduisant à une dorsiflexion peut-elle conduire à une amélioration du bien être en général et du contrôle de léquilibre en particulier? La dorsiflexion place le pied dans une position où le talon est plus bas que l'avant du pied. Les chaussures de sport (Rougier et al., J Biomech, 2009) Ce principe biomécanique est utilisé depuis des années par des physiothérapeutes ou par des fabricants de chaussures s'attachant à reproduire la sensation naturelle de la marche pieds nus dans le sable. La dorsiflexion garantit un gain en termes d'efficacité de l'entraînement, de performance et de santé par rapport aux chaussures de sport standards.

48 La position de dorsiflexion modifie l'orientation de la chaîne musculaire postérieure, plaçant les muscles dans une position favorable afin de développer davantage de force. La position de dorsiflexion permet également d'étirer les muscles, ce qui augmente la réactivité et la puissance explosive. Elle améliore aussi naturellement la posture en plaçant l'os pelvien en position neutre et en alignant correctement les articulations des chevilles, des genoux, des hanches et des épaules.

49 Parce que des mécanismes dadaptation sont ici envisageables, il apparaît utile de procéder à des mesures non seulement lors de la réception des chaussures mais aussi ultérieurement. Les effets posturaux susceptibles dêtre induits passent a priori par une amélioration des capacités proprioceptives au niveau des chevilles. Il savère donc nécessaire de coupler aux mesures posturales par plate-forme de force des tests visant à apprécier la sensibilité proprioceptive tant statique que dynamique. Dans la mesure où les effets peuvent se répercuter également au niveau du positionnement de la colonne vertébrale et du bassin, une mesure du placement du bassin et/ou des courbures vertébrale savère complémentaire. Protocole

50 Létirement prolongé du muscle triceps sural semble conduire à une proprioception accrue (Rougier et al., MC, 2006) Mezzarane et Kohn (2007) ont montré que, par rapport à une position des pieds horizontale linclinaison des orteils vers le haut de 14° (dorsiflexion) conduit à une augmentation de lactivité EMG au niveau du jambier antérieur sans modifier celle du soléaire. A linverse, une inclinaison des orteils vers le bas de 14° (plantarflexion) conduit à une augmentation de lactivité EMG du soléaire sans modifier celle du jambier antérieur. Les déplacements du CP Res selon laxe AP sont augmentés en condition de dorsiflexion et légèrement diminués en plantarflexion Incliner le corps vers lavant a pour effet de solliciter davantage le muscle soléaire et par suite daugmenter les différences CP-CG sans que la stabilisation du CG ne soit affectée (Rougier et al., NSR, 2001). Etat des connaissances

51 Bar charts representing, for the various conditions, mean (+ s.d.) for the variances along each ML and AP axis for both CP-CG v and CG v movements.

52 Effets immédiats: une plus grande stabilité est observée mais uniquement selon laxe ML Pas deffet sur laxe AP ni sur les capacités proprioceptives au niveau des chevilles Résultats Effets à moyen terme (port des chaussures pendant une quinzaine de jours): aucun Conclusion Leffet immédiatement observé tend à disparaître. Ceci est vraisemblablement du à une adaptation au niveau des sarcomères. Les effets précédemment reportés (détente) pourraient donc être limités dans le temps.


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