Contribution au développement de méthodes innovantes pour la mesure et l'analyse de la force de préhension palmaire

Measurement and analysis of grip strength using advanced methods

• Auteur / Autrice : Ke Li
• Direction : David Hewson, Jean-Yves Hogrel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optimisation et sûreté des systèmes
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal

Dynamomètres

Préhension humaine

Force musculaire

Résumé

Grip strength is a valuable indicator that can be used to describe not only hand function, but also the overall functional status of the upper-limb strength or even of the entire body. A number of improvements could be made. The aim of this thesis is to contribute to the development of new methods of measurement and analysis of grip-strength. After an in-depth literature review of the most relevant aspects of grip-strength testing, an intelligent dynamometer for home-based testing, the Grip-Ball, is presented. This dynamometer consists of a pressure sensor and a wireless communication system, which are inserted in-side a supple, air-tight ball, in order to measure the pressure inside the ball when it is squeezed. In addition to the Grip-Ball, another innovative dynamometer, the Myogrip, which is well-suited to the measurement of very weak grip strength, was compared to two of the most widely-used dynamometers (Jamar and Martin Vigorimeter). Furthermore the investigation was performed to evaluate the effects of elbow position and of the handle sizes when using these three dynamometers. The development of simple predictive model for the maximal grip strength based solely on hand circumference is presented in a third study, with this simple model suitable for routine use. The last three chapters are devoted to the presentation of advanced methods of signal processing obtained from sustained grip-strength contractions: Hilbert-Huang transform, fractal analysis, and recurrence analysis. These methods are able to characterise the effects of fatigue, tremor, disease or age during these sustained contractions

La force de préhension palmaire est un indicateur précieux qui peut être utilisé pour décrire non seulement la fonction de la main mais également le statut global du membre supérieur voire du corps entier. Sa mesure reste plusieurs aspects à améliorer ou explorer. Cette thèse est une contribution au développement de nouvelles méthodes de mesure et d’analyse de la force de préhension palmaire. Après une analyse bibliographique approfondie, un nouveau dispositif adapté au milieu écologique est présenté. Cet outil, la Grip-Ball, consiste en un capteur de pression et un système de communication sans fil, dans une balle étanche et souple, ce qui permet de mesurer et transmettre la pression interne à la balle lors de son écrasement. Une deuxième étude s’attache à comparer un autre dispositif innovant, le Myogrip, adapté aux très faibles forces de préhension avec les deux dispositifs les plus utilisés (Jamar et Martin Vigorimètre). En outre, les effets de la position du coude et la taille de la poignée ont été testés pour ces trois dynamomètres. Le développement d’un modèle de prédiction basé uniquement sur la circonférence de la main fait l’objet d’une troisième étude, ce qui donne un modèle simple facilement utilisable en routine. Les trois derniers chapitres sont consacrés à la présentation de méthodes avancées de traitement du signal lors de contractions soutenues dans le temps: transformée de Hilbert-Huang, analyse fractale, analyse par récurrence. Ces méthodes ont montré leur aptitude à caractériser les effets de la fatigue, du tremblement, de la maladie ou de l’âge au cours de ces contractions