Retours sensoriels multimodaux en réalité augmentée pour la rééducation de la marche des enfants atteints de paralysie cérébrale

Multimodal sensory feedback in augmented reality for gait rehabilitation in children with cerebral palsy

• Auteur / Autrice : Anne-Laure Guinet
• Direction : Samir Otmane, Guillaume Bouyer, Eric Desailly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 16/03/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Informatique, Biologie Intégrative et Systèmes Complexes (Evry, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université d'Évry-Val-d'Essonne (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Anatole Lécuyer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Jessel, Sylvain Brochard, Anouk Lamontagne, Nicolas Férey
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Pierre Jessel, Sylvain Brochard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chirurgie

Infirmité motrice cérébrale

Rétroaction (psychologie)

Apprentissage moteur

Rééducation motrice

Réalité augmentée

Mots clés libres

Retours sensoriels

Rééducation de la marche

Jeu vidéo actifs

Paralysie cérébrale

Feedback

Gait rehabilitation

Active video game

Augmented reality

Cerebral palsy

Motor learning

Résumé

La paralysie cérébrale est la pathologie neurologique pédiatrique la plus fréquente dans le monde entraînant notamment des troubles de la locomotion. La chirurgie multisite des membres inférieurs, qui réaligne le système musculo-squelettique en un seul temps opératoire, a prouvé son efficacité pour améliorer la qualité de la marche, en particulier les paramètres cinématiques et cinétiques. Cependant, les capacités de marche, comme le périmètre de marche, la vitesse de marche et la longueur de pas, demeurent trop souvent inchangées. L’analyse de la littérature scientifique a conduit à explorer l’hypothèse qu’une amélioration des protocoles de rééducation postopératoire conduirait à une amélioration de l’activité de marche. Pour celà, ce travail de thèse a permis le développement et l’évaluation clinique du premier jeu sérieux de rééducation de la marche en réalité augmentée adapté à l’enfant, et utilisable par un centre de rééducation en complément de la prise en charge traditionnelle. Ce jeu sérieux s’appuie sur les théories existantes de planification de l’entraînement de la marche et sur les modèles de feedbacks pour l’apprentissage moteur. Cette recherche est le fruit d’un croisement entre plusieurs disciplines scientifiques partageant l’ambition de s’inscrire dans la médecine de demain, qui se veut participative, prédictive, préventive, personnalisable, et basée sur les preuves. Ainsi, nous avons contribué aux sciences de la rééducation en développant en collaboration avec les parties prenantes un jeu sérieux de rééducation de la marche, nous avons investigué des notions plus fondamentales en apprentissage moteur, notamment sur l’importance des éléments de jeux et nous avons exploré le champ des sciences et technologies de l’information et de la communication par le développement d’outils et de contenus utilisables en réalité augmentée. L’utilisation d’un jeu sérieux de rééducation autonome devrait permettre d’améliorer les résultats postopératoires, notamment en augmentant la motivation et l’adhésion des jeunes à la rééducation

Cerebral palsy is the most common cause of childhoodonset, lifelong physical disability in most countries. Abnormal gross and fine motor functioning reflecting abnormal motor control are the core attributes of CP. These motor problems can lead to difficulties with walking. Single-event multi-level surgery of the lower limbs, which realigns the musculoskeletal system in a single operation, has proven to improve the gait quality, particularly the kinematic and kinetic parameters. However, walking ability, walking distance, and walking speed remain unchanged. After analyzing the scientific literature, we hypothesize that improving the postoperative rehabilitation protocols could improve activities and participation domains. For this purpose, this thesis allowed the development and the clinical evaluation of the first active video game for gait rehabilitation in augmented reality adapted to the child and usable by a rehabilitation center in addition to conventional care. This active video game is based on theories of the gait training program and feedback models for motor learning. This research comes from the smooth intersection of several scientific disciplines sharing the ambition to be part of tomorrow’s healthcare, which is participatory, predictive, preventive, customizable, and evidencebased. Thus, we have contributed to motor rehabilitation sciences by developing an active video game for gait rehabilitation in collaboration with stakeholders. We have investigated more fundamental motor learning notions, notably the importance of game elements and feedback. We have explored the field of information and communication sciences and technologies by developing tools and content usable in augmented reality. The use of an active video game for gait rehabilitation should improve postoperative results, particularly by increasing the motivation and adherence of young people to therapy