Sonification du mouvement pour la rééducation après une lésion cérébrale acquise : conception et évaluations de dispositifs

Movement sonification for rehabilitation after acquired brain lesions : device design and evaluations

• Auteur / Autrice : Iseline Peyre
• Direction : Frédéric Bevilacqua, Pascale Pradat-Diehl
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologies de l'information et de la communication
• Date : Soutenance le 09/12/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences et technologies de la musique et du son (Paris ; 1983-....)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Chetouani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Guillonneau-Bonan, Sylvain Hanneton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphanie Buisine, Jérémy Danna

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sonification

Rééducation motrice

Musicothérapie

Personnes atteintes de lésions cérébrales

Mots clés libres

Lésion cérébrale acquise

Sonification du mouvement

Rééducation

Autonomie

Acquired brain injuries

Movement sonification

Rehabilitation

Autonomy

Résumé

Première cause de handicap acquis de l’adulte, les lésions cérébrales acquises non dégénératives induisent de multiples troubles affectant les sphères sensitivo-motrices, cognitives et psycho-sociales. La chronicisation des déficits résiduels est à l’origine d’une perte d’autonomie dans la réalisation des activités de vie quotidienne. L’accompagnement en rééducation favorise la récupération fonctionnelle grâce au recours à des méthodes, techniques et outils complémentaires. Ainsi, la poursuite de la rééducation en autonomie supervisée lors de la phase chronique est désormais encouragée. Avec le développement des technologies pour la santé, de nouvelles modalités d’accompagnement font actuellement l’objet d’investigations. L’émergence d’outils interactifs de sonification du mouvement permettant de disposer en temps réel d’informations sonores continues en lien avec les mouvements réalisés constituent une voie prometteuse pour la rééducation. Cependant, des questionnements relatifs à l’orientation des choix de conception, particulièrement concernant les caractéristiques des retours sonores et les modalités d’interactions gestes-sons, sont actuellement au cœur des réflexions. Face à ces constats, l’objectif principal de cette thèse interdisciplinaire, santé-arts-sciences, était de développer un dispositif de sonification du mouvement pour la rééducation en autonomie supervisée de patients présentant des séquelles motrices après une lésion cérébrale acquise. Dans cette perspective, le premier objectif était d’évaluer l’effet de différents types de retours sonores (caractéristiques sonores et modalités d’interactions gestes-sons) sur deux tâches gestuelles : un mouvement d'antépulsion (extension du coude), et un maintien postural, avec des participants de différents profils. Le deuxième objectif était de définir les critères de conception et de sélectionner les solutions adaptées pour la création d’un dispositif de sonification du mouvement répondant aux caractéristiques et besoins de patients présentant des séquelles motrices au membre supérieur suite à une lésion cérébrale acquise, dans la perspective d’un usage en autonomie supervisée. Le troisième objectif était d’initier une évaluation du dispositif conçu, afin de disposer d’éléments formels permettant d’envisager une étude clinique. Les travaux menés ont notamment permis de confirmer l’effet de la présence de retours sonores interactifs lors de l’exécution de gestes et l’importance de la prise en considération des modalités d’interaction gestes-sons. Le processus de co-conception centré utilisateurs mis en œuvre avec des experts de plusieurs disciplines a conduit à la création d’un dispositif de sonification du mouvement mobile novateur, fonctionnel, flexible (personnalisable), adapté à une situation de rééducation en autonomie supervisée. Peu onéreux, le dispositif a été dupliqué en 10 exemplaires. Les premiers résultats des évaluations réalisées auprès de thérapeutes sont très encourageants. Ce travail de thèse ouvre ainsi des perspectives d’évaluation clinique à grande échelle.

As the leading cause of acquired disability in adults, non-degenerative acquired brain injuries lead to multiple disorders affecting the sensory-motor, cognitive and psycho-social dimensions. The chronicisation of residual deficits leads to a loss of autonomy in the performance of daily living activities. Rehabilitation support promotes functional recovery through the use of complementary methods, techniques and tools. Thus, the pursuit of rehabilitation in supervised autonomy during the chronic phase is now encouraged. With the development of health technologies, new support methods are currently being investigated. The emergence of interactive movement sonification tools that provide continuous sound information in real-time in relation to the movements performed is a promising approach to rehabilitation. However, the orientation of design choices, particularly concerning the characteristics of sound feedback and the modalities of gesture-sound interactions, are currently at the centre of reflection. The main objective of this interdisciplinary health-arts-sciences thesis was to develop a movement sonification device for the supervised autonomous rehabilitation of patients with motor impairment after an acquired brain injury. In this perspective, the first objective was to evaluate the effect of different types of sound feedback (sound characteristics and modalities of gesture-sound interactions) on two gestural tasks: an elbow extension movement, and a postural maintenance, with participants of different profiles. The second objective was to define the design criteria and to select the appropriate solutions for the creation of a movement sonification device responding to the characteristics and needs of patients with motor impairment in the upper limb following an acquired brain injury, with a perspective of use in supervised autonomy. The third objective was to initiate an evaluation of the designed device, in order to consider a clinical study. The studies carried out confirmed the effect of the presence of interactive sound feedback during the execution of gestures and the importance of taking into consideration the modalities of gesture-sound interaction. The user-centered co-design process implemented with experts from several disciplines led to the creation of an innovative, functional, flexible (customisable) mobile movement sonification device, adapted to a supervised autonomous rehabilitation situation. The device is inexpensive and has been duplicated in 10 copies. The first results of the evaluations carried out with therapists are very encouraging, opening up perspectives for large-scale clinical evaluation.