Stratégie de contrôle haptique pour la réhabilitation du membre supérieur atteint de l'enfant hémiplégique

par Mohammed Elsaeh

Thèse de doctorat en Automatique. Automatique, génie informatique

Sous la direction de Mohamed Djemai, Philippe Pudlo et de Mohamed Bouri.

Soutenue le 09-10-2017

à Valenciennes , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) , en partenariat avec Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord ; 1994-....) (laboratoire) et de ComUE Lille Nord de France (Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE)) .


  • Résumé

    L'hémiplégie est une préoccupation mondiale pour la santé; C'est une partie de la Paralysie Cérébrale (PC) où une moitié verticale du corps est affectée. Cela peut avoir un impact significatif sur le niveau du handicap. Les déficiences motrices concernant les membres supérieurs, sont fréquentes chez les personnes hémiplégiques. Ces handicaps surviennent en raison de la perte de la communication entre le cerveau et le côté affecté du corps. Dans cette thèse, une stimulation visuelle, audio et tactile a été fournie aux patients pour une réhabilitation de ces membres affectés. La stratégie de contrôle haptique a été développée en utilisant des dispositifs haptiques, qui sont moins coûteux. Des scénarios de Réalité Virtuelle (RV) pour la thérapie haptique-RV, ont été développés afin de s'assurer la cohérence entre les flux visuels, audio et tactiles. Un dispositif haptique à 3 degrés de liberté (DDL) (Novint Falcon) que nous avons associé à un dispositif de rotation avec 1 DDL, que nous avons réalisé, a été utilisé pour appliquer cette stratégie de contrôle en mode-actif. La stratégie développée fournit des trajectoires libres dans des scènes RV et force feed-back dans d'autres directions, autrement dit modèle ‘résistant aux besoins’. Deux méthodes ont été développées pour évaluer les performances des membres supérieurs ciblés. La première méthode a été développée en utilisant une kinectTM pour Windows. Cet appareil a été choisi et utilisé dans notre système en raison sa portabilité, de son espace de travail, de sa facilité d'utilisation et de son prix bas. Le but principal de cette méthode d'évaluation est de valider la relation entre les différents scénarios de RV et le type de mouvement effectué par les membres supérieurs affectés des enfants. La deuxième méthode d'évaluation a été développée en utilisant les données collectées du système lui-même afin de fournir aux thérapeutes la qualité et la quantité de performance à chaque type de mouvements. Cette méthode a été construite en utilisant l'approche de la logique floue. Enfin, trois expériences ont été réalisées. Deux expériences de thérapie et une expérience d'évaluation. Les résultats illustrent la faisabilité de notre approche. Des perspectives ont été données en vue d’une validation au près d’un groupe d’enfant hémiplégique plus important dans l’avenir. Ce travail nécessite une préparation importante et une coordination sur le très long terme avec le corps médical et les familles des enfants atteints.

  • Titre traduit

    Haptic control strategy development for the upper limb of hemiplegic children rehabilitation


  • Résumé

    Hemiplegia is a global concern for health; it is a part of Cerebral Palsy (CP) where a vertical half of the body is affected. This can have a significant impact on the level of disability. Upper extremity motor impairments are common in hemiplegic patients. These disabilities occur because of the loss of communication between the brain and the affected side of the body. In this thesis, visual, audio and tactile stimulation was provided to patients for rehabilitation of these affected limbs. The haptic control strategy has been developed using haptic devices, which are less costly. Virtual Reality (VR) scenarios for haptic-VR therapy have been developed to ensure coherence between visual, audio and tactile flows. A 3-degree-of-freedom (DOF) haptic device (Novint Falcon) which we have associated with a rotation device with 1 DOF, which we have realized, has been used to apply this active-mode control strategy. The developed strategy provides free trajectories in VR scenes and forces feedback in other directions, 'resistant when needed' model. Two methods have been developed to evaluate the performance of the targeted upper limbs. The first method was developed using a kinectTM for Windows. This device was chosen and used in our system because of its portability, workspace, ease of use and low price. The main purpose of this evaluation method is to validate the relationship between the different VR scenarios and the type of movement performed by the affected upper limbs of children. The second evaluation method was developed using the collected data from the system itself in order to provide the therapists with the quality and the quantity of the performance for each type of movements. This method was constructed using the fuzzy logic approach. Finally, three experiments were carried out. Two therapy experiments and one evaluation experiment. The results illustrate the feasibility of our approach. Prospects have been given for validation with a larger group of hemiplegic children in the future. This work requires considerable preparation and coordination over the very long term with the medical profession and the families of affected children.


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