INTRODUCTION: Des études sur le contrôle moteur ont montré que l’erreur de mouvement produite par une perturbation externe entraine une modification de la commande motrice afin de rétablir la trajectoire normale. Se basant sur cette capacité adaptative, il est estimé que l’application de forces standardisées à l’aide d’un système robotisé pourrait induire des modifications prévisibles du patron locomoteur. L'objectif du mémoire est de préciser quels changements moteurs peuvent induire diverses perturbations mécaniques. MÉTHODOLOGIE: Seize participants ont marché sur un tapis roulant en portant une orthèse robotisée à la cheville droite. Les deux premiers furent exposés à des perturbations sporadiques pour valider le protocole expérimental. Les 14 autres furent exposés à 4 conditions expérimentales (C1-C4) comprenant ~30 perturbations/bloc. Chaque perturbation est survenue selon une fréquence pseudo-aléatoire de 1/5 cycle de marche. Chaque perturbation a été appliquée durant 150ms pendant la phase d’oscillation (72% du cycle de marche). C1 consistait en un étirement en plantiflexion de 6° à 120°/s. C2 et C3 appliquaient une force de ±5Nm, résistant et assistant la dorsiflexion. C4 bloquait temporairement le mouvement angulaire à la cheville. Les participants devaient marcher sans appuis et à une vitesse confortable (3,6-4,0km/h). La cinématique de la cheville et l'EMG de surface des Tibialis Anterior (TA) et Soleus (SOL) ont été enregistrés. RÉSULTATS: Une adaptation motrice a été obtenue chez au moins 12 sujets dans les conditions C1-2-4, contrairement à l’absence d’adaptation dans C3, et ce, malgré l’importance de l’erreur de mouvement. L'analyse EMG a montré la présence de réflexes dans toutes les conditions, sauf dans C3. Les études de régression ont montré que l’adaptation corrélait davantage avec la réponse réflexe à courte latence (M1). CONCLUSION: Ainsi, l’adaptation survient uniquement en résistant le mouvement. Elle ne relève pas directement de la grandeur de l’erreur de mouvement, mais davantage de son impact fonctionnel. / INTRODUCTION: Reaching studies have shown that subjects exposed to a movement error caused by a force field adapt their muscle activation pattern to return to original movement trajectory. Custom forces using robotic devices to teach specific movement patterns to patients may offer a way to readapt without using invasive procedure. How effective could it be? The aim of this research was to evaluate the adaptive capacity of walking during the process. METHODS: Sixteen subjects wore a robotized ankle-foot orthosis on their right ankle and walked on a treadmill. The first two were exposed to sporadic perturbation to validate the viability of our experiment. The others were exposed in a randomized sequence to 4 types of perturbations. Each condition (C1-C4) consisted in applying ~30 perturbations, each one occurring approximately each 5 strides, according to an unpredictable pseudorandom sequence. All perturbations lasted 150ms, and were applied during swing (72% of gait cycle). C1 consisted in a 6° plantarflexion stretch at 120°/s. C2 and C3 consisted in adding ±5Nm force resisting or assisting dorsiflexion, respectively. C4 simply stopped the ankle movement temporarily. Participants were asked to walk normally, hands free, at their comfortable walking speed (3.6-4.0km/h). Ankle kinematics and surface EMG of Tibialis Anterior (TA) and Soleus (SOL) were recorded. RESULTS: At least 12 subjects showed an adaptive pattern, increasing their ankle dorsiflexion in C1-2-4 conditions. C3 did not induce any clear adaptation despite the presence of large ankle movement errors, however. EMG analysis show the presence of reflex responses in all conditions except C3. Regression curves shows that short latency response (M1) best correlate with adaptation. CONCLUSION: These results suggest that a "movement error approach" for locomotor rehabilitation induces adaptation only when resisting ongoing movement. The functional consequence of the error rather than its size could therefore be the trigger for adaptation.

Thèse--Histoire--Rennes 2. / Bibliogr. p. 621-639. Index.

Cette étude a pour objectif principal la description de mécanismes d’adaptation impliquant le membre inférieur sain au cours de la marche en fonction de différents réglages de la prothèse. Une analyse tridimensionnelle de la marche, incluant la cinétique du genou et de la hanche en première moitié d’appui, a été réalisée chez 15 sujets témoins et 17 patients amputés tibiaux unilatéraux dans trois conditions de rotation transverse du pied prothétique : alignement initial (AI) ; alignement initial modifié de 6° en rotation externe ou de 6° en interne (RI). Les patients ont rapporté la marche la plus confortable en condition AI et la moins confortable en condition RI. En condition AI, lors de la mise en charge, le travail total exercé par le genou du membre sain est significativement supérieur à celui exercé par le membre prothétique et par le groupe témoin et le travail exercé par la hanche du côté sain est supérieur par rapport au groupe témoin. Il en résulte que le travail total sommé des deux articulations principales du membre inférieur sain est significativement supérieur à celui exercé par le membre prothétique et le groupe témoin. En condition inconfortable RI, le travail total exercé par le genou et la hanche du membre sain est davantage augmenté par rapport à la condition AI ayant pour conséquence l’augmentation de l’asymétrie dynamique entre les deux membres inférieurs. Ces résultats suggèrent une fonction de compensation du membre sain en réponse à la modification d’un alignement de la prothèse. Cette étude ouvre la perspective d’une exploration simplifiée de la dynamique des genoux qui pourrait constituer un outil utilisable pour régler les prothèses. / The aim of this study was to describe adaptive mechanisms involving the intact limb during gait according to different prosthetic alignments. Three-dimensional gait analysis was conducted in 15 healthy subjects and 17 unilateral transtibial amputees in three conditions of prosthetic foot transverse rotation: initial alignment; initial alignment (IA) altered either by 6° of external rotation or by 6° of internal rotation (IR). Patients reported best comfort of gait in IA condition and discomfort in IR condition. In IA condition, during loading response of the intact limb, total knee work was increased compared to prosthetic limb and control group and total hip work was increased compared to control group. In addition, the sum of the total work exerted by the knee and hip joints in the intact limb was higher than in the prosthetic limb and in the control group. In uncomfortable IR condition, the total work exerted by the knee and the hip of the intact limb was further increased compared to IA condition, as well as the inter-limb dynamic asymmetry. These results suggest compensatory function of the intact limb in response to alteration of prosthetic alignment. This study opens the perspective of a simplified assessment of knee dynamics which in the process of adjusting prostheses.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 77-89. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèses (M.A.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèse (Ph.D.)--Université Laval, 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 22 mars 2004). Bibliogr. Présenté aussi en version papier.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2002. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Le placement des pieds en fonction de la position du corps est un facteur clé dans l’équilibre postural nécessaire à la marche mais les adaptations de cette relation géométrique pied-corps lorsque l’environnement l’exige demeure incomprises. Dans cette étude, dix jeunes participants masculins sains marchaient au niveau du sol et devaient enjamber un obstacle qui pouvait soudainement se déplacer vers l’avant au point du contact de pied un ou deux pas avant son franchissement. Le but était de perturber la position de l’obstacle avec deux délais temporels afin de quantifier la position relative entre le corps, les pieds et l’environnement afin de démontrer l’importance géométrique nécessaire pour un franchissement d’obstacle sécuritaire. Les diverses conditions expérimentales ont permis de montrer que la distance horizontale entre l’obstacle et les pieds précédent le franchissement de l’obstacle est une variable assez flexible dans la réussite de cette tâche. Au moment des contacts talons avant et après le franchissement de l’obstacle, la distance relative entre le bassin et le pied nouvellement posé au sol était maintenue pour toutes les conditions. Les résultats présentés dans ce mémoire suggèrent une priorisation de maintenir une relation géométrique stéréotypée entre le pied supportant le corps et le bassin et cela peu importe les distances horizontales entre les pieds et l’obstacle. / Foot placement in relation to the body is known to be a key control factor for level walking but how that body-environment geometry plays in adapting locomotion is still not well understood. For this study, ten healthy young male adults walked on a flat surface as well as when stepping over an obstacle that could move away from them at the point of foot contact one or two steps just before clearance. The goal was to perturb the position of the obstacle with two time delays to quantify relative positioning between the body, feet and environment in order to reveal stereotyped postural geometry necessary for an obstacle crossing task. The various experimental conditions allowed us to show that the horizontal distance between the obstacle and the feet can be modified without influencing successful clearance. At heel contacts before and after the obstacle crossing, the relative distance between the pelvis and the new contacting foot was maintained for all conditions. Those results suggest that there is a priority for the relative geometric relationship between the supporting foot and pelvis over foot proximity for obstacle crossing.

Les semelles instrumentées sont des dispositifs pouvant être utilisées pour la quantification de pas et la reconnaissance des activités. Il existe plusieurs modèles de semelles instrumentées, avec des niveaux de validité variables. Ce mémoire comprend trois objectifs : 1) faire une revue systématique de la littérature sur la validité de critère des semelles instrumentées existantes pour identifier les postures, les types d’activités et compter les pas, 2) développer une semelle instrumentée et 3) étudier sa validité pour le comptage de pas. Pour l’objectif 1, cinq bases de données ont permis de sélectionner 33 articles sur la validité de critère de seize modèles de semelles instrumentées pour la détection de posture, de type d’activités et de pas. Selon les indicateurs utilisés, les validités de critère varient de 65,8% à 100% pour la reconnaissance des activités et des postures et de 96% à 100% pour la détection de pas. En somme, peu d’études ont utilisé les semelles instrumentées pour le comptage de pas bien qu’elles démontrent une très bonne validité. Pour les objectifs 2 et 3, nous avons équipé une semelle commercialisée de cinq capteurs de pression et testé trois méthodes de traitement des signaux de pression pour la quantification de pas. Ces trois méthodes sont basées sur le signal de chaque capteur de pression, la moyenne ou la somme cumulée des cinq signaux de pression. Les résultats ont montré que notre semelle instrumentée détectait le pas avec un taux de succès de 94,8 ± 9,4% à 99,5 ± 0,4% à des vitesses de marche confortable et de 97,0 ± 6,2% à 99,6 ± 0,4% à des vitesses de marche rapide à l’intérieur et à l’extérieur d’un bâtiment avec les trois méthodes. Toutefois, la méthode basée sur la somme cumulée avait les niveaux de précision plus élevés pour le comptage de pas / Instrumented insoles are devices which can be used for quantifying steps and recognizing activities. Validity of many instrumented insoles varies from medium to high. This thesis has three objectives: 1) to systematically review the literature on the validity of existing instrumented insoles for posture, type of activities recognition, and step counting, 2) to develop an instrumented insole and 3) to study its criterion validity for step counting. For objective 1, five databases were used to select 33 articles on criterion validity of sixteen insole models for posture and type of activities recognition, and step detection. According to indicators used, validity values vary from 65.8% to 100% for activities and postures recognition and from 96% to 100% for detection of steps. In summary, few studies have used instrumented insoles for steps counting even though they demonstrated a very good validity. For objectives 2 and 3, we equipped a commercialized insole with five pressure sensors and tested three pressure signal processing methods for step quantification. These three methods are based on signal of each pressure sensor, average or cumulative sum of five pressure signals. Results showed that our instrumented insole detected steps with a success rate varying from 94.8 ± 9.4% to 99.5 ± 0.4% at self-selected walking speeds and from 97.0 ± 6.2% to 99.6 ± 0.4% at maximal walking speeds in indoor and outdoor settings with all three processing methods. However, cumulative sum method had the highest levels of accuracy for step counting.

L'expérience de la marche des patients en environnement hospitalier est une problématique préoccupante du fait que le repos prolongé au lit est associé à des séjours de longue durée à l'hôpital (Dean, 2008). Cependant, malgré les conséquences négatives associées à la faible activité chez les patients hospitalisés, les facteurs associés à leur faible mobilité et à leur motivation à marcher à l'hôpital n'ont pas été systématiquement explorés (Brown et al., 2007). S'inscrivant dans la perspective de la recherche-projet de Findeli (2004), la recherche présentée dans ce mémoire vise la compréhension de l'expérience du patient en situation d'hospitalisation en vue de proposer des solutions de design adaptées. Sur le plan scientifique, l'analyse qualitative vise la compréhension fine de l'expérience des patients sous oxygénation afin d'identifier les éléments susceptibles d'améliorer la marche et d'orienter en conséquence le projet de design. La stratégie méthodologique comporte deux phases, soit la collecte de données d'expérience réalisée auprès de patients et soignants à l'Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec (IUCPQ) et l'intégration de ces données dans un projet de design. Si l'expérience de marche est contrainte par un nombre important d'équipements, en particulier le déambulateur, celle-ci relève également d'autres aspects relatifs à l'environnement de soins : d'abord des aspects physiques, comme la présence de mobilier encombrant l'espace dans lesquels les patients marchent et l'inaccessibilité des endroits où faire des pauses; puis, des aspects psychologiques et sociaux tels que l'importance de l'accompagnement et l'interaction entre soignants et patients pendant les déplacements. En somme, la recherche permet de soutenir que des améliorations pourraient être apportées à un dispositif d'assistance à la marche, mais plus largement à l'environnement de soins. Par exemple, il pourrait être question de dégager les couloirs, de prévoir des espaces de pauses et de revoir l'organisation du travail en incluant davantage les patients et leurs proches aidants dans la gestion des déplacements.