Thèses (M.A.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2002. / Titre de l'écran-titre (visionné le 13 juillet 2006). Publié aussi en version papier.

Doctorat en kinésithérapie et réadaptation / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Doctorat en kinésithérapie et réadaptation / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Que ce soit à des fins d'amélioration de la performance ou de réhabilitation physique, l'analyse de la condition physique et de la locomotion occupe de nos jours une importante place dans le domaine des soins santé. La récente démocratisation des microcontrôleurs et de leur suite de capteurs a permis la venue de nouvelles modalités d'évaluation de la locomotion (p. ex. l'analyse cinématique avec systèmes inertiels). Ce mémoire présente le développement d'un véhicule autonome de petite taille permettant la capture vidéo d'un participant selon un suivi adaptatif utile à des fins d'analyse du mouvement et la réalisation d'évaluation de la condition physique en dehors des milieux de laboratoires et cliniques (p. ex. Salle instrumentée, tapis roulant). Le robot, fabriqué à faibles coûts, est basé sur la plateforme Raspberry Pi. De façon à conduire une collecte en milieu écologique, celui-ci est placé sur une piste d'athlétisme intérieure sur laquelle il peut se déplacer de manière autonome dans les corridors en suivant les lignes selon un algorithme de reconnaissance visuelle et d'automatisation. L'instrumentation embarquée du véhicule permet l'évaluation du participant en mode « suivi », c'est-à-dire en suivant la cadence en conservant une distance constante et sécuritaire. Le mode meneur de train » impose quant à lui une cadence au participant. Ce mode peut aussi être utilisé à des fins d'analyse de la performance ou d'entrainement. Au cours de ce document, les modalités de conception et de fabrication seront présentées. Les méthodes de vision par ordinateur pour la conduite autonome développée pour un ordinateur à faible coût et de faible puissance seront détaillées. Les résultats d'essais effectués sur une piste d'athlétisme intérieure permettant de démontrer les performances et limitations du véhicule sont présentés. Les résultats obtenus sont discutés. Finalement, de nouvelles approches pour l'évaluation de la condition physique seront proposées. / Whether for performance enhancement or physical rehabilitation, the analysis of fitness and locomotion occupies an important place in today's healthcare. The recent democratization of microcontrollers and their suite of sensors has allowed the emergence of new methods for evaluating locomotion (e.g., kinematic analysis with inertial systems). This dissertation presents the development of an autonomous vehicle of small size allowing the video capture of a participant according to an adaptive tracking that could be used for movement analysis and physical condition evaluations performed outside of laboratory environments and clinics (e.g., Instrumented room, treadmills). The robot, manufactured at low cost, is based on the Raspberry Pi platform. In order to conduct a video data acquisition in an ecological environment, it is placed on an indoor running track on which it can move independently in the corridors by following the lane lines according to a visual recognition and automation algorithm. The onboard instrumentation of the vehicle allows the participant to be evaluated in "follow-up" mode, that is to say by following the pace while maintaining a constant and safe distance with the assessed participant. The "pacesetter" mode, for its part, imposes a pace on the participant. This mode can also be used for performance analysis or training purposes. Throughout this document, the design and manufacturing methods will be presented. Computer vision methods for autonomous driving developed for a low cost, low-power computer will be detailed. The results of tests carried out on an indoor running track to demonstrate the performances and limitations of the vehicle are presented. Finally, new approaches for fitness assessment will be proposed.

Le vieillissement entraîne une dégénérescence sensorielle qui affecte négativement le contrôle de l'équilibre. Les personnes âgées ont un risque de chuter beaucoup plus élevé que les jeunes adultes. Quel est l'impact de cette difficulté supplémentaire lorsqu'une personne doit réaliser une autre tâche? Le but du présent projet de maîtrise était de répondre à cette question en comparant les performances de sujets jeunes et âgés lors de l'apprentissage d'une tâche de dessin en miroir. Après trois sessions d'apprentissage en posture debout, les sujets ont transféré à une condition assise. Ainsi, une amélioration de la performance en posture assisse suggérerait un "coût" à réaliser la tâche en posture debout. Les personnes âgées ont montré plus de difficulté à apprendre la tâche de dessin en miroir par une stabilisation plus tardive des performances ainsi qu'un temps plus long pour accomplir la tâche. Les personnes âgées ont aussi montré une tendance à avoir une plus grande dispersion de leur centre de pression lors de l'apprentissage. Finalement, les personnes âgées ont bénéficié du transfert à la position assise en améliorant certains paramètres de la tâche de dessin. Ces résultats suggèrent que le contrôle de l'équilibre affecte l'apprentissage et le contrôle d'une tâche visuo-motrice complexe.

Une corrélation inverse a été rapportée entre l’indice de masse corporelle (IMC) et la condition physique (CP). Une faible CP prédispose à un plus grand niveau de sédentarité, d’où l’importance de développer des initiatives visant à améliorer la CP d’individus obèses. L'objectif de l'étude était d’évaluer les effets d’un programme d’intervention multidisciplinaire de 16 semaines sur la capacité aérobique et les habiletés motrices d’adolescents obèses. Trente-trois adolescents obèses (19 garçons et 14 filles) âgés de 11 à 16 ans ont participé à trois séances d’entraînement en endurance par semaine lors du programme. À la fin de l'intervention, une diminution significative de l’IMC et de la circonférence de taille (CT) a été observée en plus de l'augmentation significative des habiletés motrices. Toutefois, un retour aux valeurs de références a été observé pour l’IMC et la CT suite à la période de suivi. Alors que certains acquis en ce qui concerne les habiletés motrices ont été conservés. Ces résultats indiquent qu'une intervention multidisciplinaire, incluant un programme d’exercice physique, peut avoir un effet à long terme sur les habiletés motrices. / An inverse correlation has been reported between body mass index (BMI) and fitness. Low fitness represents a greater level of sedentariness, hence the importance of developing initiatives to improve the fitness of obese individuals. The objective of the study was to evaluate the effects of a 16-week multidisciplinary intervention program on aerobic capacity and motor skills of obese adolescents. Thirty-three obese adolescents (19 boys and 14 girls) aged from 11-16 years old participated in three sessions of endurance training per week during the program. At the end of the intervention, a significant decrease in BMI and waist circumference (WC) was observed in addition to a significant increase in motor skills. However, a return to reference values was observed for BMI and WC following the monitoring period, although some achievements regarding motor skills were preserved. These results indicate that a multidisciplinary intervention including an exercise program can have long term effects on motor skills.

La leucémie est un cancer qui touche les cellules souches du sang. Il existe plusieurs types de leucémies, toutefois nous nous sommes intéressés à la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) pédiatrique. L’anomalie se trouve au niveau des cellules souches lymphoïdes, et se développe de manière soudaine, en quelques jours ou quelques semaines. De nombreuses conséquences néfastes sont connues au niveau cardiorespiratoire, musculaire, de l'énergie et de l’activité physique d’enfants en fin de chimiothérapie. L’objectif premier de l’étude était de mesurer les capacités cardiorespiratoires et musculaires réelles d’enfants atteints d’une LLA à trois temps de la chimiothérapie : l’induction (T1), la consolidation 2 (T2) et l’entretien (T3). Un deuxième objectif était de tester la faisabilité d’une épreuve d’effort maximal cardiorespiratoire pendant ou après l’induction. Le protocole de l’étude comprenait une épreuve d’effort physique sur ergocycle pour évaluer la consommation maximale d’oxygène (V ̇ O2max) un questionnaire sur la qualité de vie et un sur l’activité physique. La force musculaire était évaluée par un audit des dossiers (N=16) de physiothérapie d’anciens patients et des participants à l’étude. Une patiente a complété le test V ̇ O2max aux T1 et T2, et s’est améliorée de 54,5% entre les deux tests, mais restait nettement sous les valeurs normales. Pour l’ensemble des données de force musculaire : force de préhension, moment de force des extenseurs du genou et des fléchisseurs dorsaux de la cheville, les valeurs étaient inférieures à celles d’enfants sains, et avaient diminuées entre l’induction et la consolidation 2. Les résultats de ce mémoire démontrent que certains enfants atteints d’une LLA présentent un déconditionnement cardiorespiratoire et musculaire dès l’induction. Elles démontrent également la faisabilité d’un exercice cardiorespiratoire soutenu après la phase d’induction. Ces données importantes serviront aux professionnels de la santé dans la mise en place d’interventions en activité physique adaptée aux capacités d’enfants atteints d’une LLA. / Leukemia is a blood cancer and can be expressed in many forms, but the main focus of this thesis will be on acute lymphoblastic leukemia (ALL) in the pediatric population. The anomaly develops in the lymphoid stem cells and the disease develops rapidly, within a few days to a few weeks. Leukemia and chemotherapy have been shown to have many deleterious on the children cardiorespiratory and muscular status, energy level and engagement in physical activity mainly reported for children in the last phase of chemotherapy. The first aim of our work was to collect data on their cardiorespiratory and muscular status during three phases of the chemotherapy: induction (T1), consolidation 2 (T2) and maintenance (T3). The second aim was to test the feasibility of maximal oxygen consumption test ((V ̇ O2max) during or post induction. The protocol comprised a (V ̇ O2max) test on ergocycle, a quality of life and physical activity questionnaires. Data on muscular strength was collected through auditing the physical therapy files (n=16) of past and current patients. One participant completed the T1 and T2 (V ̇ O2max) testing and showed a 54.5% increase from T1 to T2. Despite this improvement, her score at T2 was still poor compared to her expected value. Data collected on muscular strength were: grip strength, moments of force of the knee extensors and the ankle dorsiflexors. They all showed lower values than expected compared to normative value at T1 and a decline from T1 to T2. The results outlined in this thesis show that children with ALL may present with decreased cardiorespiratory and muscular fitness with an onset as early as induction chemotherapy. Nonetheless, the results showed that high intensity cardiorespiratory exercise was feasible post induction. The data are of importance as they will help health care professionals build physical activity interventions adapted to the physical capacities of children with ALL.

La capacité cardiorespiratoire est la composante primaire de la condition physique, elle englobe les systèmes: cardiovasculaire, pulmonaire, musculaire et mécanique, tous affectés en présence d’obésité sévère. L’interprétation de la capacité cardiorespiratoire chez l’obèse sévère est encore mal comprise du domaine scientifique. Jusqu’à maintenant, le seul traitement jugé efficace pour contrer l’obésité sévère est la chirurgie bariatrique. À la suite d’une chirurgie bariatrique, plusieurs paramètres influençant la capacité cardiorespiratoire sont modifiés. L’hétérogénéité des méthodes d’évaluation de cette dernière dans la littérature ne nous permet pas de statuer sur son effet. De plus, rien ne nous informe sur la prise en charge en activité physique suite à une chirurgie bariatrique. L’objectif général de ce mémoire était d’évaluer l’impact d’un programme d’entraînement structuré et supervisé sur la capacité cardiorespiratoire des patients ayant subi une chirurgie bariatrique, à partir de la mesure directe de la consommation d’oxygène au pic d’effort (VO2pic). Selon les évaluations effectuées, nous avons démontré que chez les obèses sévères le déterminant majeur de la VO2pic est la ventilation minute au maximum de l’effort. Suite à l’intervention, nous avons été en mesure de démontrer l’impact positif d’une intervention en activité physique sur la VO2pic des patients. Cet effet semblerait être causé par une meilleure gestion de la ventilation minute, possiblement en lien avec le maintien de la masse musculaire, dans le groupe intervention. Les résultats obtenus dans le cadre de cette maîtrise démontrent l’importance de la prise en charge en activité physique des individus ayant subi une chirurgie bariatrique. L’analyse approfondie de la littérature actuelle sur le sujet, combinée à nos résultats permet d’émettre des hypothèses fondées quant à la prescription idéale d’entraînement suivant une chirurgie bariatrique. D’autres recherches seront nécessaires afin de mieux comprendre les paramètres physiologiques impliqués, comme l’évaluation des propriétés physico-histochimiques de la masse musculaire. / Cardiorespiratory fitness is the primary element of a good physical condition. It regroups several systems: cardiovascular, pulmonary, muscular and mechanical, all of which are affected in the presence of severe obesity. The interpretation of the cardiorespiratory fitness among severe obese is still misunderstood. Up to now, the only effective treatment to counter severe obesity is bariatric surgery. Following a bariatric surgery, several parameters influencing cardiorespiratory fitness are affected. In the scientific literature, the heterogeneity of the evaluation methods to characterize cardiorespiratory fitness does not allow us to take position on its effect. In addition, there is no available information regarding the physical activity intervention following bariatric surgery. The general objective of this dissertation was to evaluate the impact of a structured and supervised training program on the cardiorespiratory fitness inpatients having been subject to bariatric surgery from the direct measure of their consumption of oxygen at the peak of effort (VO2peak). We have demonstrated that with severely obese individuals the major determinant of VO2peak was the pulmonary ventilation at maximum effort. Following the bariatric surgery, we were able to demonstrate the positive impact of a physical activity intervention on patients’ VO2peak. This effect seems to be caused by a better management of pulmonary ventilation, possibly linked to the maintained muscle mass in the intervention group. The results obtain in the context of this dissertation demonstrate the importance of the taking in charge in physical activity for individuals having been subject to bariatric surgery. A thorough analysis of the current literature, combined to our results, allows us to produce verified hypotheses regarding the ideal prescription of training following bariatric surgery. More research will be required in order to better understand the physiological parameters involved, such as the evaluation of physic-histochemical properties of muscle mass.

Que ce soit à des fins d'amélioration de la performance ou de réhabilitation physique, l'analyse de la condition physique et de la locomotion occupe de nos jours une importante place dans le domaine des soins santé. La récente démocratisation des microcontrôleurs et de leur suite de capteurs a permis la venue de nouvelles modalités d'évaluation de la locomotion (p. ex. l'analyse cinématique avec systèmes inertiels). Ce mémoire présente le développement d'un véhicule autonome de petite taille permettant la capture vidéo d'un participant selon un suivi adaptatif utile à des fins d'analyse du mouvement et la réalisation d'évaluation de la condition physique en dehors des milieux de laboratoires et cliniques (p. ex. Salle instrumentée, tapis roulant). Le robot, fabriqué à faibles coûts, est basé sur la plateforme Raspberry Pi. De façon à conduire une collecte en milieu écologique, celui-ci est placé sur une piste d'athlétisme intérieure sur laquelle il peut se déplacer de manière autonome dans les corridors en suivant les lignes selon un algorithme de reconnaissance visuelle et d'automatisation. L'instrumentation embarquée du véhicule permet l'évaluation du participant en mode « suivi », c'est-à-dire en suivant la cadence en conservant une distance constante et sécuritaire. Le mode meneur de train » impose quant à lui une cadence au participant. Ce mode peut aussi être utilisé à des fins d'analyse de la performance ou d'entrainement. Au cours de ce document, les modalités de conception et de fabrication seront présentées. Les méthodes de vision par ordinateur pour la conduite autonome développée pour un ordinateur à faible coût et de faible puissance seront détaillées. Les résultats d'essais effectués sur une piste d'athlétisme intérieure permettant de démontrer les performances et limitations du véhicule sont présentés. Les résultats obtenus sont discutés. Finalement, de nouvelles approches pour l'évaluation de la condition physique seront proposées. / Whether for performance enhancement or physical rehabilitation, the analysis of fitness and locomotion occupies an important place in today's healthcare. The recent democratization of microcontrollers and their suite of sensors has allowed the emergence of new methods for evaluating locomotion (e.g., kinematic analysis with inertial systems). This dissertation presents the development of an autonomous vehicle of small size allowing the video capture of a participant according to an adaptive tracking that could be used for movement analysis and physical condition evaluations performed outside of laboratory environments and clinics (e.g., Instrumented room, treadmills). The robot, manufactured at low cost, is based on the Raspberry Pi platform. In order to conduct a video data acquisition in an ecological environment, it is placed on an indoor running track on which it can move independently in the corridors by following the lane lines according to a visual recognition and automation algorithm. The onboard instrumentation of the vehicle allows the participant to be evaluated in "follow-up" mode, that is to say by following the pace while maintaining a constant and safe distance with the assessed participant. The "pacesetter" mode, for its part, imposes a pace on the participant. This mode can also be used for performance analysis or training purposes. Throughout this document, the design and manufacturing methods will be presented. Computer vision methods for autonomous driving developed for a low cost, low-power computer will be detailed. The results of tests carried out on an indoor running track to demonstrate the performances and limitations of the vehicle are presented. Finally, new approaches for fitness assessment will be proposed.