Identification paramétrique des capteurs d'accélération angulaire chez l'Homme

par Sébastien Faucheux

Thèse de doctorat en Électronique, électrotechnique, automatique

Sous la direction de Benoît Schwaller et de Angelo Buizza.

Soutenue en 2003

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    L'identification des caractéristiques mécaniques des canaux semi-circulaires (CSC) de l'oreille interne chez l'Homme intéresse autant les cliniciens, dans le cadre des troubles de l'équilibre, que les mécaniciens des fluides. L'identification directe des caractéristiques mécaniques des CSC horizontaux est rendue impossible par la présence d'un système dit "de stockage de vitesse" dans le réflexe vestibulo-oculaire (RVO) qui leur est lié. Il est communément admis qu'un tel système est absent du RVO des CSC verticaux. L'originalité de notre étude réside en un mode opératoire qui permet d'exciter les CSC verticaux de façon directe par une disposition de la tête de manière à placer une paire verticale dans le plan de stimulation. Nous avons appliqué aux enregistrements des mouvements oculaires, obtenus par vidéo-nystagmographie, une méthode novatrice d'identification paramétrique dans le domaine temporel. La convergence est atteinte par l'obtention de la stabilité selon Liapounoff de l'ensemble constitué du système physique et du modèle à paramètres variables. Ceci est garanti par un critère basé sur la différence d'une unique variable d'état entre le système et le modèle. Ce critère permet la séparation des différences paramétriques et des différences des variables d'état dans l'expression d'une fonction de Liapounoff appropriée. Nous nous affranchissons ainsi du lemme MKY %\newline. Les valeurs de paramètre obtenues par cette méthode ont été comparées à celles issues de l'ajustement d'un modèle fréquentiel sur la fonction de transfert numérique. La concordance des identifications par les deux approches constitue une bonne validation de notre méthode sur des signaux réels fortement bruités. Les constantes de temps identifiées tendent à prouver l'existence d'un système de stockage de vitesse sur les CSC verticaux. Ceci ferme la porte à un accès direct in vivo aux caractéristiques mécaniques des CSC par un test fonctionnel de type balayage spectral.

  • Titre traduit

    Parametrical identification of the acceleration sensors in Man


  • Résumé

    The identification of the mechanical characteristics of semicircular canals (SCC) of the inner ear of Man interests clinicians, in the case of balance disorders, as much as fluid mechanics. Identifying directly these characteristics for horizontal SCC is made impossible due to the presence of a "velocity storage" mechanism in the vestibulo-ocular reflex linked to them. Studies based on visual testing seem to prove that such a mechanism does not exist for vertical SCC. The originality of the present study consists in a procedure which excites the vertical canals. The head of the subject is tilted in such a way that one pair of vertical canals is in the stimulation plane of a rotating chair around the vertical axis. Eye movements were recorded via video-nystagmography. We have applied a new method of parametric identification in time domain. Convergence is reached when the set composed of the physical system and the parameterized model is stable according to Liapunov theory. This is guaranteed by a criterion based on the difference of one state value between them. This criterion separates parameter differences and state variable differences in an appropriate Liapunov function. This is done without the MKY lemma. A great part of the thesis job was to develop this method. The identification results have been compared with those of a minimum square fit of a model on the numerical transfer function. Concordant results prove the validity of our method on noisy recordings. Identified time constant values trend to demonstrate that there is,indeed, a "velocity storage" mechanism for vertical SCC. This mechanism hinders estimates of their mechanical parameters, from input/ouput recordings, with a frequency scanning method.

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Informations

  • Détails : 173 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 115-119

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2003;4260
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