Prédiction des forces et moments de réaction sur la main courante lors de la propulsion en fauteuil roulant manuel en utilisant des capteurs inertiels

Résumé

Introduction : La propulsion en fauteuil roulant manuel (FRM) est une tâche très contraignante étant donné que l’énergie produite par la chaîne musculaire de la structure gléno-humérale nécessite de contrebalancer le travail excentrique de l’articulation du coude afin de pouvoir le transmettre à la main courante du FRM. De manière intrinsèque, cette fonction est associée à une prévalence de la douleur et des blessures à l’épaule comprise entre 30% à 100% chez la population de blessées médullaires. Un lien étroit existe entre les forces de réaction appliquées sur la main courante et la charge imposée à l’épaule. Objectif : Ce projet a pour dessein principal d’estimer les composantes de la force de réaction selon l’axe vertical et antéro-postérieur (Fx et Fy), ainsi que le moment propulseur autour de l’axe médio-latéral (Mz), sur la main courante des deux côtes du FRM en utilisant des capteurs inertiels pour obtenir une mesure ambulatoire de ces variables. Méthodologie : 12 sujets sains ont propulsé un FRM le long d’un corridor de 20 mètres à l’École de Technologie Supérieure. La cinématique 3D des membres supérieurs était mesurée par 17 capteurs inertiels (MVN Biomech; XSens, Inc.). Les forces de réaction et le moment propulseur ont été mesurés par deux plates-formes dynamométriques de type SmartWheels (Three Rivers, inc.). Une nouvelle méthode d’identification par fonction de transfert non linéaire (Hammerstein-Wiener) a été développée afin de prédire les paramètres Fx, Fy et Mz, en se basant sur les normes des données inertielles du poignet (accélération linéaire et vitesse linéaire) et du patron moyen normalisé de la variable prédite. La validation s’effectue en utilisant des données de vérification et de validation. Résultats : Les variables dépendantes sont pour chacun des trois paramètres : le MAE (la moyenne de l’erreur absolue) et le MAPE (la moyenne de l’erreur absolue en pourcentage) au niveau de le pic maximum durant les phases de poussée, 1 N.m et 7.9 % pour Mz ; 6,2 N et 43.2 %; 13.6 N et 26.5 % pour Fy. Ainsi que les erreurs MAE et RMS (erreur quadratique moyenne) sur la globalité de la courbe lors de la phase de poussée. Le couple (RMS, et MAE) sur la phase de poussée est de 6.5 N, 5.1 N pour Fx ; 11.6 N, 9.2 N pour Fy ; et 1.5 N.m, 1.2 N.m pour Mz. Conclusion : les résultats de cette étude permettent de mettre en avant la possibilité de prédire les forces de réaction sur la main courante (Fx et Fy) et le moment propulseur (Mz). La prédiction du moment propulseur de façon ambulatoire n’a pas été abordée dans la littérature.

Date	18 sept. 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Rachid Aissaoui (Directeur(-trice))