Analysis, modelling and simulation of pathological gait
Analyse, modélisation et simulation de la marche pathologique
Résumé
Walking is the most common way of locomotion for human being. A healthy subject walks without thinking about it, as a simple action. However, a pathology can disturb it and consequently rises its energetic cost. The self-sufficiency decreases and can harm daily activities. Gait rehabilitation must take into account the disturbances' origin. Yet it is not so easy to isolate each interdependant parameters' role which compose gait. This work points to suggest an overall view, from analysis to pathological gait simulation via modelling. The study relevance is to dispose of a tool which may determine the discriminants factors of gait alteration. Firstly, development of new generic analysis tool helps us to understand the studied movement, from kinematics data only, in particular when subject is walking on a treadmill. Secondly, the study focuses on modelling the peculiar hemiplegic gait. A main task, related to movement, and a secondary task, related to patient's pathology, can be specified by inverse kinematics. Finally, hemiplegic gait is duplicated by way of chosen simulation method. The approach ground depends on easy acquired inputs and enables to test rehabilitation hypothesis via mechanical work. This study aims to provide an easy evaluation tool for gait rehabilitation hypothesis based on its energetic cost computation
La marche est pour l'homme son mode de locomotion le plus usuel. Pour un sujet sain, il s'agit d'une action simple qu'il exécute sans être obligé d'y penser. Cependant, la survenue d'une pathologie peut venir la perturber et augmenter son coût énergétique. L'autonomie diminue, ce qui risque de rendre dépendant l'individu dans ses activités quotidiennes. Afin de lutter contre, la rééducation de la marche doit prendre en compte les causes de ses perturbations. Or, il est difficile d'isoler le rôle de chacun des paramètres interdépendants qui composent la marche. L'objectif de ces travaux est donc de proposer une boucle complète allant de l'analyse à la simulation de la marche pathologique en passant par sa modélisation. L'intérêt est de disposer d'un outil capable de déterminer les facteurs discriminants de l'altération de la marche. Premièrement, le développement de nouveaux outils génériques d'analyse nous aide à mieux comprendre le mouvement étudié et ceci uniquement à partir de données cinématiques, en particulier acquises lors d'une marche sur tapis roulant. La deuxième étape se focalise sur la modélisation d'une marche particulière, celle des sujets hémiplégiques. La cinématique inverse permet de définir une tâche principale liée au mouvement ainsi qu'une tâche secondaire capable de tenir compte de la pathologie du sujet. Finalement, la marche hémiplégique est reproduite grâce à la méthode de simulation choisie. L'approche se base sur des entrées simples à acquérir et permet de tester des hypothèses de rééducation à travers le travail mécanique. La finalité de ce travail est donc de fournir aux thérapeutes un outil simple d'évaluation des hypothèses de rééducation de la marche à partir de son coût énergétique