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.

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.

Le but général de ce mémoire consiste à documenter l’utilisation actuelle et potentielle (utilisabilité) des exosquelettes des membres inférieurs pour la marche. Deux volets sont présentés afin de répondre à ce but : 1) une revue systématique portant sur les exosquelettes des membres inférieurs utilisés pour la mobilité fonctionnelle chez les personnes ayant une lésion de la moelle épinière et 2) une étude exploratoire portant sur l’utilisabilité des exosquelettes des membres inférieurs : les perspectives des personnes ayant une lésion incomplète de la moelle épinière. Les résultats des sept études recensées démontrent qu’en tant qu’aide technique, l’applicabilité et l’efficacité des exosquelettes des membres inférieurs dans la communauté restent à démontrer. Les résultats obtenus auprès de 13 personnes ayant une lésion de la moelle épinière interviewées à leur domicile révèlent un écart important entre les attentes des participants en termes de versatilité d’utilisation et de convivialité des caractéristiques techniques par rapport aux exosquelettes actuellement disponibles sur le marché.

OBJECTIFS: Chez les patients atteints d’une déficience motrice cérébrale (DMC), le contrôle de la poussée plantaire est affecté, limitant la marche. Des travaux récents ont démontré que la marche sur tapis roulant avec une résistance appliquée à la cheville au cours de l'oscillation entraîne une modification transitoire du patron de marche (« aftereffects »). Cependant, cette adaptation n’a pu être reproduite pendant la poussée plantaire, un moment clé du cycle de marche pour la réadaptation. L'objectif principal du mémoire était donc de répéter le protocole d’adaptation au sol, pour rendre l’entraînement plus fonctionnel. L'objectif secondaire était de documenter l'effet de cette perturbation unilatérale sur le contrôle locomoteur bilatéral. MÉTHODES: 30 sujets sains ont marché au sol avant, pendant et après l'application d'une résistance élastique à la cheville. Des tubes élastiques (Thera-band Silver) attachés à l'avant d'une orthèse tibiale modifiée ont produit la résistance (1-8 Nm). L'angulation de la cheville, ainsi que l'activité musculaire (EMG) du soléaire ont été enregistrées bilatéralement tout au long du test. RÉSULTATS: Sur le côté entraîné, 27 sujets se sont adaptés à la perturbation et 25 ont présenté des aftereffects (augmentation de l’angle maximal en flexion plantaire 13.4±4.3 à 21.2±6.2°, p< 0.0001). 18 participants ont également présenté une augmentation significative (19.5±17.5%, p< 0.002) de l’activité EMG du soléaire. Du côté controlatéral, on retrouve uniquement des changements transitoires de petite amplitude, sans aftereffects. CONCLUSION: L’approche utilisée dans ce mémoire offre une méthode simple d‘entraîner de manière spécifique le contrôle de la poussée plantaire et démontre que le patron de marche peut être modifié lors de la poussée plantaire, si testé dans les bonnes conditions. Cet effet est limité à la jambe entraînée, et présente un potentiel de réadaptation important pour la population DMC, qui pourrait bénéficier d’un tel entraînement. / OBJECTIVE: People with cerebral palsy have a modified push-off control, limiting their ability to walk. Recent work has demonstrated that treadmill walking with a resistance applied to the ankle during swing can lead to modifications in ankle dorsiflexor control that persist after resistance removal (“aftereffects”). Initial attempt to replicate this finding during push-off was unsuccessful, maybe because of the different sensorimotor control of the targeted muscle groups and/or the mechanical constraints of walking on a treadmill for push-off adaptation. The primary objective of the present memoir was therefore to see if walking overground would provide a better environment for push-off adaptation. The secondary objective was to document the effect of this unilateral resistance exposure on bilateral locomotor control. METHODS: 30 healthy participants walked overground before, during, and after the application of an elastic resistance at the ankle. Elastic tubing (Thera-band Silver) attached to the front of a modified ankle-foot orthosis delivered the resistance during push-off (1-8 Nm). Ankle angle and Soleus EMG were collected bilaterally throughout the test using wireless recordings. RESULTS: On the resisted side, 27 participants adapted to the force field and 25/30 participants presented aftereffects (increased peak plantarflexion angle from 13.4±4.3 to 21.2±6.2°, p< 0.0001). SOL showed significant aftereffects in 18/30 participants (mean EMG increase of 19.5±17.5%, p< 0.002). On the non-resisted side, changes were only seen in SOL EMG at the beginning of resistance exposure in some participants while kinematic showed changes at the end of resistance exposure. No significant changes persisted after resistance removal. CONCLUSION: This memoir shows the feasibility of modifying push-off kinematics and EMG activation using an elastic resistance applied at the ankle while walking overground. This effect is limited to the trained leg and represents an interesting venue for gait rehabilitation in people with cerebral palsy.