Soutenance mémoire
La rééducation neuromotrice est un domaine très vaste, ne faisant pas intervenir les mêmes techniques selon les fonctions motrices ciblées (marche, équilibre, utilisation des membres supérieurs…etc). Le domaine fonde à présent ses perspectives de progrès sur deux axes principaux : -l’apport des recherches dans le domaine des neurosciences, permettant de mieux expliquer les mécanismes de contrôle moteur et d’apprentissage.
– l’apport des technologies permettant une objectivation des diagnostics, c’est à- dire une quantification fine des déficiences motrices, mais aussi l’application de contraintes physiques bien contrôlées. Le biofeedback EMG, avec les perspectives qu’il offre dans le domaine de rééducation motrice, est une des options technologiques qui semblent prometteuses.
Rééducation de la motricité
Définition générale
Selon l’OMS, « La réadaptation constitue l’ensemble des mesures ayant pour objet de rendre au malade ses capacités antérieures et d’améliorer sa condition physique et mentale, lui permettant d’occuper par ses moyens propres une place aussi normale que possible dans la société ». [1]
La rééducation motrice de l’AVC est définie comme l’application de méthodes thérapeutiques pratiquées manuellement ou à l’aide d’instruments dont l’objet est la prévention secondaire, la conservation, le rétablissement, l’optimisation ou la suppléance des troubles de la fonction motrice consécutifs à un accident vasculaire cérébral avéré. Des travaux neurophysiologiques [2,3] montrent que la récupération fonctionnelle du cerveau est améliorée par un traitement rééducatif actif et que des programmes répétitifs et spécifiques impliquant les régions atteintes permettent d’obtenir une récupération plus rapide et plus complète des fonctions lésées.
Historique
Historiquement, les méthodes de rééducation s’appuyaient sur les principes des techniques neuro-développementales, de la facilitation neuromusculaire proprioceptive et des traitements de l’intégration sensitive, pour ne citer que les plus fréquemment proposées [4]. Avant les années 1940, la rééducation consistait en l’application d’exercices correcteurs basés sur des principes orthopédiques portant sur la contraction et la décontraction des muscles pour retrouver la fonction par compensation des membres sains [5]. Au cours de la décennie 1950, ont été développées les techniques basées sur les connaissances neurophysiologiques de l’époque, comme les méthodes de Bobath, de Brunnstrom, de Rood et la neuro facilitation proprioceptive (PNF) [6]. Dans les années 1980, avec l’émergence de la neuropsychologie, les approches rééducatives se sont orientées vers l’apprentissage et le réapprentissage moteur [7], ce qui a favorisé la rééducation par tâches motrices spécifiques en contexte produisant les feedbacks appropriés au développement de l’apprentissage et la récupération motrice [8].
Objectifs de la rééducation
Les principaux objectifs de la rééducation sont d’optimiser la récupération des déficits de la fonction motrice, de diminuer les conséquences des lésions cérébrales sur la fonction motrice et de permettre l’utilisation de stratégies de compensation assurant la suppléance des fonctions lésées [9]. Visant à permettre au patient de retrouver des activités physiques, sociales et un mode de vie des plus autonomes, le rééducateur intervient dans la surveillance et la prévention secondaire des AVC.
Développements récents
Il faudrait avoir recours à la prestation d’une thérapie par rétroaction biologique au cours de mouvements dynamiques liés au fonctionnement pour faire en sorte de maximiser l’amélioration des fonctions motrices[10]. À cet égard, on constate actuellement des progrès dans les systèmes de rétroaction biologiques, comme la fusion de l’information et la simulation virtuelle. Par le passé, les appareils de rétroaction biologique utilisaient des signaux sensoriels uni modaux (visuels ou auditifs), mais la signalisation sensorielle multimodale est probablement plus utile. Dans le domaine de la fusion de l’information, on applique des systèmes à capteurs multi sensoriels complexes et des algorithmes de fusion aux appareils. La rétroaction biologique axée sur des tâches en simulation virtuelle utilise quant à elle des animations informatisées pour amener le patient à exercer des tâches dans des environnements virtuels structurés.
Anatomie du muscle
Avant de commencer l’étude de l’activité électrique des muscles, la définition du muscle devrait être donnée d’abord : muscle est un tissu de corps se composant de longues cellules qui se contractent une fois stimulées et produisent un mouvement[11].
Types de muscles
On distingue 3 types de tissu musculaire : squelettique, lisse ou viscéral, cardiaque. Ces différents types de muscles diffèrent par leurs structures de leurs cellules, leur situation dans le corps, leur fonction.
Cette étude s’intéresse au muscle squelettique.
Le tissu musculaire squelettique
Se présente sous forme de muscles squelettiques qui recouvrent le squelette osseux et s’y attachent. Bien qu’ils soient parfois activés par des réflexes, ils sont aussi appelés muscles volontaires. Ils permettent les mouvements volontaires et le maintien postural.
Si on vous parle de tissu musculaire squelettique, 3 mots clés doivent vous venir à l’esprit : squelettique, strié, volontaire.
Les muscles squelettiques ont 4 propriétés essentielles :
L’excitabilité : est la propriété que possède un muscle à réagir à une stimulation par la production de phénomènes électriques associés à des mouvements ioniques.
La contractilité : est la propriété du tissu musculaire de pouvoir se raccourcir suite à un stimulus de façon à mobiliser les éléments osseux auxquels il est rattaché ; la contractions entraîne le raccourcissement, l’épaississement et le durcissement du muscle.
L’élasticité : est la propriété du tissu musculaire de reprendre sa forme initiale lorsque s’arrête la contraction.
La tonicité : est la propriété du muscle à être dans un état permanent de tension (tonus musculaire).
Electromyographie
Définition du signal EMG
Le signal électromyogramme (EMG) est une addition des trains de potentiel d’action des unités motrices qui sont détectés par un système d’électrodes à proximité des fibres.
Pour recueillir ces signaux myoélectriques on se dispose de deux techniques :
• D’électromyographie élémentaire (locale) : on utilise des électrodes à aiguille qui touchent directement la fibre musculaire. Elles permettent d’obtenir le signal émis par une seule fibre mais elles présentent l’inconvénient d’abımer la peau et le tissu musculaire. Elles ne sont ainsi employées qu’à des fins médicales, notamment pour diagnostiquer des maladies.
• D’électromyographie globale (de surface) : on utilise des électrodes de surface qui sont fixées sur la peau au niveau du muscle cible. Elles fournissent le signal émis par un ensemble de fibres musculaires et non plus d’une seule fibre. Elles peuvent par contre être utilisées beaucoup plus facilement que les électrodes à aiguille. C’est pourquoi cette étude se limite aux signaux mesurés à l’aide de ce type d’électrode.
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Table des matières
Introduction générale
CHAPITRE 01 : GENERALITES SUR L’ELECTROMYOGRAPHIE ET
BIOFEEDBACK EN REEDUCATION NEUROMOTRICE
Introduction
I.1 Rééducation de la motricité
I.1.1 Définition générale
I-1-2-Historique
I-1-3-Objectifs de la rééducation
I-1-4-Développements récents
I.2 Muscle
I.2.1 Types de muscles
I.2.2 Le tissu musculaire squelettique
I.2.3 Fibre musculaire
I.2.4 Loi du « tout ou rien »
I.2.5 Unité motrice
I.2.6 Contraction musculaire
I.2.6-1 Mécanisme cellulaire lors de la contraction musculaire
I-2-6-2 Phénomène mécanique de la contraction musculaire
I.2.6.2.1 Secousse
I.3 Génération des signaux myoélectriques
I.3.1 Potentiel d’action de la fibre musculaire
I.3.2 Potentiel d’unité motrice
I.4 Electromyographie
I.4.1 Définition du signal EMG
I-4-2-Caractéristiques du signal EMG
I.4.3 Les applications issues de l’étude des signaux EMG sont diverses
I.4.4 Application clinique
I.5 Biofeedback
I.5.1 Historique
I.5.2 Sur quoi repose le biofeedback ? Principes, fondements
I.5.3 Types de biofeedback
I.6 Myofeedback (MFB) par électromyographie (EMG-Biofeedback)
I.6.1 Définition
I.6.2 Historique du Biofeedback à EMG
I.6.3 Principe du Biofeedback à EMG
I.6.4 Information des patients sur la rétroaction biologique
I.6.5 Biofeedback et ces applications
I-6-5-1-Les traumatismes médullaires
I.6.5.2 Conséquences d’une chirurgie orthopédique
I-6-5-3-Biofeedback membre – supérieur
Conclusion
CHAPITRE II : CONCEPTION DU SYSTEM BIOFEEDBACK –EMG ET NUMERISATION DU SIGNAL
II.1 Introduction
II.2 Aspects techniques et éléments de conception relatifs au projet
II-2-1-Chaine d’acquisition
II.2.2 Etude détaillée de chaque bloc
II.2.2.1 Electrodes
II.2.2.1.1 Choix d’électrode
II.2.2.1.1.1 Taille de l’électrode
II.2.2.1.1.2 Matériaux de l’électrode
II.2.2.1.1.3 Placement d’électrode
II.2.2.1.1.4 Préparation de la peau
II.2.2.1.1.5 Configurations des électrodes
II.2.2.1.1.5.1 Configuration bipolaire
II.2.2.2 Amplification
II.2.2.1 Amplificateur d’instrumentation
II.2.2.1.1 Préamplificateur
II.2.2.1.2 Caractéristiques technique d’un amplificateur d’instrumentation de l’EMG
II.2.2.3 Filtrage
II.2.2.3.1 Source du bruit du signal EMG
II.2.2.3-2 Filtre
II.2.2.3.2.1 Caractéristiques des filtres
II.2.2.3.2.2 Filtre de second d’ordre de la structure de Sallen –Key
II.2.2.3.2.2 Filtre de l’EMG
II-2-2-4-Traitement et analyse de l’EMG
1. Quantification
2. Circuit de Détecteur d’enveloppe
II.3 Aspect numérique du projet
II.3.1 Présentation de l’Arduino Uno
II.3.2 Transmission sans fils
1. La technologie Bluetooth
2. Le module Bluetooth HC- 05
II.3.3 Android
1. Caractéristiques
2. Version
Conclusion
CHAPITRE III : REALISATION DES CIRCUITS, APPLICATION ANDROÏDE ET RESULTATS
Introduction
III.1 Simulation des circuits
III.1.1 Circuit d’amplification
III.1.1 Circuit de filtrage
III.2 Ensemble de test
III.2.1 Matériel utilisé lors de cette étape
III.2.2 Etage amplification
III.2.3 Etape d’acquisition
III.2.4 Etage de filtrage
III.2.5 Etage de rectification
III.2.6 Etage de detection d’enveloppe
III.3 Circuit imprimé
III.3.1 Proteus (ISIS et ARES)
III.3.2 ARES
III.4 Application Androïde
III.4.1 Développer une application sous Eclipse
III.4.2 Production de logiciel
III.4.3 Espace de travail
III.4.4 Créer un terminal virtuel (simulateur)
III.4.6 Structure d’une application
III.4.7 Eléments d’interaction
III.4.8 Une application
III.4.9 Notre Projet
III.4.9.1Création d’une interface graphique sous Android
III.4.9.2 utilisation du Bluetooth dans une application Android
III.5 Résultats
III.5.2 Comparaison entre traitement classique et avec biofeedback EMG
Conclusion
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