Évaluation biomécanique des capacités musculo-squelettiques lors de la transition assis / debout au moyen d'une centrale inertielle en situation écologique

Biomechanichal evaluation of the musculoskelettal abilities with a magneto-inertial measurement unit during the sit-to-stand transition

• Auteur / Autrice : Kevin Lepetit
• Direction : Frédéric Marin, Khalil Ben Mansour
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique : Unité de Recherche Biomécanique et Bio-ingénierie (UMR-7338)
• Date : Soutenance le 13/12/2018
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biomécanique et Bioingéniérie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aides fonctionnelles (médecine)

Centrales inertielles

Position assise

Position debout

Capteurs (technologie)

Gériatrie

Troubles moteurs

Muscles

Cinématique

Mécanique humaine

Biomécanique

Mots clés libres

Transition assis / debout

Capture du mouvement

Capacités physiques

Energie cinétique

Sitting / standing transition

Motion capture

Physical abilities

Geriatrics

Kinematics

Kinetic energy

Résumé

Les capacités physiques sont directement liées au vieillissement en bonne santé. Ainsi, il est indispensable d'être capable de les estimer rapidement et simplement dans le cadre d'une routine clinique. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur la transition assis / debout qui est déjà utilisée en gériatrie et qui constitue un mouvement de la vie courante qui se complexifie pour les personnes dont les capacités physiques diminuent. La quantification de ce mouvement a été proposée à l'aide d'une centrale inertielle fixée sur le buste. Ce type de boitier est petit et bon marché, ce qui en fait un excellent candidat pour les mesures ambulatoires.Dans un premier temps, il a été nécessaire de valider les mesures de la cinématique et de l'énergétique du mouvement à l'aide de la centrale lors du lever de chaise. Cette validation s'est faite sur un panel de sujets jeunes et sains en comparaison avec un système de capture du mouvement par caméras de référence Vicon.Le second objectif était de comparer différentes populations à travers la quantification du lever de chaise. Outre un groupe de sujets jeunes sains, un groupe de sujets âgés sains a été intégré à l'étude pour étudier l'effet de l'âge. Un groupe de sujets âgés fragiles a également pris part à l'étude pour investiguer l'effet de la fragilité. Nous avons proposé la mise en place de deux scores composites basés sur les paramètres mesurés. Le premier est un score de vieillissement et le second, un score de fragilité. Chaque score a été construit à l'aide d'une analyse en composantes principales. La performance de chaque score est meilleure que celle de n'importe quel paramètre considéré indépendamment.

Physical abilities are directly related to healthy aging. Thus, it is essential to be able to estimate them quickly and simply during clinical routines. In this thesis, we focused on the sit-to-stand transition that is already used in geriatrics and that constitutes a movement in everyday life that becomes more complex for people whose physical capacities decrease. The quantification of this movement was proposed using a magneto-inertial measurement unit fixed on the chest. This sensor is small and inexpensive, adapted for ambulatory measurements.First, it was necessary to validate the measurements of the kinematic and the kinetic energy using the inertial unit during the sit-to-stand. This validation was realized on a panel of young and healthy subjects compared to a V icon motion captur using cameras.The second objective was to compare different populations through the quantification of the sit-to-stand. In addition of the healthy young subjects, a group of healthy elderly subjects was included in to study the age effect. A group of frail elderly subjects was also included to investigate the effect of frailty. We proposed the implementation of two composite scores based on the measured parameters. The first is an aging score and the second is a frailty score. Each score was constructed using a principal component analysis. The performance of each score is better than that of any parameter considered independently.