Autoévaluation par capteurs embarqués : application à la marche humaine bipédique

Self-assessment through embedded sensors : application to bipedal human walking

• Auteur / Autrice : Khaireddine Ben Mansour
• Direction : Philippe Gorce
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance le 29/01/2016
• Etablissement(s) : Toulon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences (Toulon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biomodélisation et Ingénierie des Handicaps - EA 4322 / HANDIBIO
• Jury : Président / Présidente : Philippe Rouch
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nasser Rezzoug
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Lacouture, Philippe Pudlo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marche (locomotion)

Marche nordique

Biomécanique

Mots clés libres

Capteurs inertiels

Capteurs embarqués

Score

Inertial sensors

Embedded sensors

Score

Résumé

Les travaux entrepris dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre du projet BodyScoring. Ce dernier propose une solution innovante basée sur l'utilisation d'une technologie embarquée (BodyTrack) et des applications web (BodyLink) pour évaluer les habiletés motrices et pour développer la motivation pour l’accomplissement d’une pratique physique régulière. Dans le cadre de ce projet, notre apport a consisté à évaluer et à noter la qualité de la marche des personnes âgées par le biais de capteurs inertiels qui incluent accéléromètre, gyromètre et magnétomètre. Notre apport original a consisté à caractériser le pattern de marche au travers de différentes configurations de capteurs placés sur le corps et de proposer un score global validé et facilement interprétable. Le score permettra de se positionner par rapport à une population de référence jeune et asymptomatique et in fine autoévaluer l’évolution de sa marche. Afin d’atteindre cet objectif plusieurs étapes sont nécessaires. Ainsi, le premier chapitre de ce mémoire décrit en se référant à la littérature les paramètres déterminants de la marche, les facteurs pouvant les influencer et les moyens utilisés pour les quantifier. Le second chapitre porte principalement sur la définition de la meilleure configuration de capteurs pour la détection des événements clés de la marche qui sont la survenue du contact initial et final et la quantification des paramètres temporels. Il en ressort que le gyromètre fixé au bord distal du tibia est la configuration la plus précise aussi bien pour la détection des événements de la marche que pour la quantification des paramètres temporels chez des sujets sains. Le troisième chapitre expose un nouveau protocole expérimental afin de définir les paramètres pertinents pour caractériser la marche et définir l'incidence de la pratique de la marche nordique sur les paramètres biomécaniques. Autrement dit, définir les paramètres biomécaniques qui rendent compte de l'altération du pattern de marche au cours de la sénescence ou encore apprécier l'effet d'une activité physique régulière. Cette étude a révélé 72 paramètres au pouvoir discriminant et rejoint les études qui rapportent un effet bénéfique de lamarche nordique. Pour finir, le quatrième chapitre décrit l'élaboration de nouveaux scores d'évaluation de la marche basé sur les paramètres mis en évidence au chapitre 3 complémentés par ceux qualifiant la symétrie des membres inférieurs et supérieurs. Ces derniers décrivent la qualité de la marche dans son ensemble (score global) et la qualité de chaque aspect (score partiel). Quantifiés pour trois groupes de sujets (âgés sédentaire, âgés sportif et jeune) ces scores ont permis de mettre en évidence l'altération du pattern de marche au cours de la sénescence et l'effet de la pratique d'une activité physique sur les paramètres associés à la marche.

The purpose of this thesis is to asses and scores the gait quality of elderly persons through inertial sensors. The originality of this contribution is to characterize the pattern of walking through different sensor configurations and propose an overall score, valid and easily interpretable. This latter, allows subjects to self-assess to position themselves compared to a young and asymptomatic reference population and ultimately track their evolution.The first chapter, following a review of the literature, identifies the determinant gait parameters, its influent factors and the means used to quantify them.The second chapter, focuses on the definition of the best configuration of sensors to detect gait events and quantify temporal parameters.The third chapter, lists the biomechanical parameters that reflect the changing pattern of walking during senescence or consecutive to a regular physical activity.In the fourth chapter, a new method to compute the score based on the parameters identified in Chapter 3 was developed.