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Titre :
FreeWheels, de l'electro-stimulation au pédalage
Légende - Résumé :
L’équipe de recherche Inria CAMIN est spécialisée dans l’études des neuroprothèses et dans la stimulation électrique fonctionnelle.
L’application au pédalage assistée par stimulation est un nouveau défi.
Dans le cadre d’un protocole de recherche, les scientifiques ont suivi les performances et l’évolution de divers critères physiologiques et psychologiques d’un patient.
Pendant 1 an, l’équipe s’est préparée pour participer à la 1re édition du Cybathlon.
Nom de fichier :
Inria-1105_FreeWheels_VF.mp4
Titre :
FreeWheels, de l'electro-stimulation au pédalage
Année :
2017
Durée (min) :
00:07:11
Publications :
https://videotheque.inria.fr/videotheque/doc/1105
Autres versions :
Master VF : 1105
Master VEN : 1106
Autre : Lien externe :
Lien Equipe-projet :
Lien Centre de Recherche :
Mots clés :
N° master :
1105
Durée :
07 min 11 sec
IsyTag :
: - 8 - au-delà - Bicyclette - C' - capteur - capteurs - Cybathlon - différent - électrique - équipe - inertielles - jambe - jérôme - l' - lésion - muscle - patient - pédalage - physiologique - pilote - stimulation
Transcription automatiqu :
Jérôme est paraplégique depuis 21 ans Il n'a plus le contrôle de ses jambes et plus de retours sensoriels L'équipe de recherche inria CAMIN est spécialisée dans l'étude des neuroprothèses et dans la stimulation électrique fonctionnelle L'application au pédalage assisté par stimulation est un nouveau défi relevé par l'équipe formée d'un pilote de chercheurs de médecins et d'un kinésithérapeute Dans le cadre d'un protocole de recherche les scientifiques ont suivi les performances et l'évolution de divers critères physiologiques et psychologiques de Jérôme L'équipe ainsi formée s'est préparé pour participer à la première édition du Cybathlon Le Cybathlon s'est présenté comme les olympiades de la robotique c'est-à-dire qu'il va y avoir six épreuves : on va présenter aussi bien des nouveaux exosquelettes que les fauteuils qui passent un petit peu partout et également l'électro stimulation Parmi toutes ces disciplines il y en a une qui nous intéresse spécialement c'est celle de relative à une course de vélo couché pédalé par des personnes paraplégiques ou tétraplégiques sous l'effet de la stimulation électrique musculaire Le défi de cette compétition c'est de parcourir 750 m en moins de 8 minutes C'est quelque chose qui n'a pas l'air très compliqué comme ça mais qui pour nous sollicitent énormément le muscle Sur les parcours que fait Jérôme vous allez voir que c'est un mouvement assez lent par rapport à ce que ferait un valide donc il nous faut attendre une cadence suffisamment importante pour réussir à atteindre cet objectif La stimulation électrique c'est une série d'impulsions électriques sur lesquelles sur nos simulateurs on peut régler différents paramètres l'amplitude du courant la largeur d'impulsion et la fréquence à laquelle on envoie ses stimulations En fonction de ces paramètres la contraction du muscle va être plus ou moins forte plus ou moins violente plus ou moins rapides et donc c'est ce qu'on essaie de d'adapter et donc en stimulant différents muscles à différents moments en synchronisant on peut non seulement provoquer la contraction d'un muscle mais de plusieurs muscles donc avoir un mouvement et voir rétablir une fonction un peu complexe Pour optimiser le pédalage tout en minimisant la fatigue du pilote deux paires d'électrodes sont posées sur la surface de ses jambes Ces électrodes sont reliées au boîtier de stimulation que commande le pilote Pour générer un mouvement de pédalage fluide en sollicitant à tour de rôle les muscles adéquats le boîtier est préprogrammé avec des séquences oo patrons d'activation musculaire Un capteur d'angle qui est installé sur la la poutre du vélo va envoyer l'info d'angle au stimulateur qui lui va délivrer à tel ou tel muscle pendant la phase de pédalage l'influx électrique On a différents capteurs qui nous permettent de moniteur l'activité du pilote Par exemple des centrales inertielles qui nous donnent la cadence du pédalage sa variabilité ou encore plus simplement la vitesse du vélo On a également des capteurs qui permettent de monitorer la santé du pilote comme un capteur cardiaque et différents autres capteurs de puissance qui nous ont permis de faire le patron idéal de stimulation pour avoir un paysage efficient avec une durée adéquate pour un jour de compétition Le pilote n'a aucun retour un physiologique physique sur ce qui se passe sur ses jambes donc il n'a que des informations indirectes sur sa fatigue sur son état général Donc c'est important de lui fournir des informations pour qu'il puisse ajuster par exemple l'amplitude de la stimulation électrique pour qui sache à quelle vitesse il va à quelle cadence si la fatigue commence à arriver Ce travail sur l'interface entre le patient ses jambes et le vélo ça nécessite des résultats nouveaux dans notre domaine : des centrales inertielles communicantes des réseaux de capteurs sans fil un traitement de l'information pour qu'il l'ait en temps réel mais adaptée et traduite pour ce type d'application qui un peu particulière La partie supérieure du corps de jérôme ne plus avec la partie inférieure l'interface développée par les chercheurs recrée en quelque sorte ce lien pour redonner son unité au corps Ce qui est très intéressant pour moi c'est que je me suis réapproprié mon corps en entier C'est à dire que moi j'ai une lésion très très haute Le fait de voir eu mes jambes fonctionner et actionner ce vélo m'ont fait à nouveau prendre conscience que mon corps ne s'arrêtait pas à ma lésion médullaire mais que j'avais bien un corps de la tête aux pieds Rouler à vélo pour s'entraîner pour faire de l'endurance pour améliorer les fonctions physiologiques mais aussi pour prendre du plaisir Jérôme a donc réussi son pari : parcourir les 850 mètres en moins de 8 minutes alors que plus de la moitié des coureurs n'a pas pu terminer la course notre équipe elle est allée bien au-delà des objectifs visés pour la compétition En fait ce patient nous ne l'appelons plus patient Cela devient un partenaire à part entière pas par souci de valoriser sa participation mais par souci d'obtenir de manière constante un feed-back un retour d'information sur son ressenti sur une observation qu'il peut opérer lui-même de dysfonctionnements dans le protocole etc c'est essentiel et je pense que cela a en tout cas pour le protocole d'un ensemble d'améliorations qu'on a pu produire jusqu'à maintenant Le fait d'avoir tenu pendant un an avec un pilote qui s'entraîneait 2-3 fois par semaine qui a tenu bon sur toute sa durée d'avoir une kiné qui s'est jointe à nous qui n'avait jamais fait de recherche avant un médecin les aspects plus ingénieurs que l'on connaissait déjà Cette équipe qui est restée soudée pendant un an qui a mené Jérôme jusqu'à cette préparation physique c'est déjà un énorme succès à nos yeux et puis il y a une dimension vraiment dimension humaine dans cette équipe c'est ce qui m'a motivé On est cinq à travailler sur ce sujet C'est vraiment une belle rencontre une belle aventure humaine avant tout C'est vraiment ce que je ressens Je sens l'émotion d'ailleurs qui monte quand j'en parle Au-delà du projets de recherche beaucoup de travail reste à faire car même si Jérôme parvient aujourd'hui à pédaler c'est au bout d'un entraînement intense exigeant De plus il subsiste des problématiques physiologiques à résoudre concernant son rythme cardiaque ou la fragilité de ces os générée par l'effort Il faut donc compter sur quelques années encore pour en faire profiter un plus grand nombre de patients y compris dans d'autres contextes que celui de la lésion de la moelle épinière
Jérôme est paraplégique depuis 21 ans Il n'a plus le contrôle de ses jambes et plus de retours sensoriels L'équipe de recherche Inria CAMIN est spécialisée dans l'étude des neuroprothèses et dans la stimulation électrique fonctionnelle L'application au pédalage assisté par stimulation est un nouveau défi relevé par l'équipe formée d'un pilote de chercheurs de médecins et d'un kinésithérapeute Dans le cadre d'un protocole de recherche les scientifiques ont suivi les performances et l'évolution de divers critères physiologiques et psychologiques de Jérôme L'équipe ainsi formée s'est préparé pour participer à la première édition du Cybathlon Le Cybathlon s'est présenté comme les olympiades de la robotique c'est-à-dire qu'il va y avoir six épreuves : on va présenter aussi bien des nouveaux exosquelettes que les fauteuils qui passent un petit peu partout et également l'électro stimulation Parmi toutes ces disciplines il y en a une qui nous intéresse spécialement c'est celle de relative à une course de vélo couché pédalé par des personnes paraplégiques ou tétraplégiques sous l'effet de la stimulation électrique musculaire Le défi de cette compétition c'est de parcourir 750 m en moins de 8 minutes C'est quelque chose qui n'a pas l'air très compliqué comme ça mais qui pour nous sollicitent énormément le muscle Sur les parcours que fait Jérôme vous allez voir que c'est un mouvement assez lent par rapport à ce que ferait un valide donc il nous faut attendre une cadence suffisamment importante pour réussir à atteindre cet objectif La stimulation électrique c'est une série d'impulsions électriques sur lesquelles sur nos simulateurs on peut régler différents paramètres l'amplitude du courant la largeur d'impulsion et la fréquence à laquelle on envoie ses stimulations En fonction de ces paramètres la contraction du muscle va être plus ou moins forte plus ou moins violente plus ou moins rapides et donc c'est ce qu'on essaie de d'adapter et donc en stimulant différents muscles à différents moments en synchronisant on peut non seulement provoquer la contraction d'un muscle mais de plusieurs muscles donc avoir un mouvement et voir rétablir une fonction un peu complexe Pour optimiser le pédalage tout en minimisant la fatigue du pilote deux paires d'électrodes sont posées sur la surface de ses jambes Ces électrodes sont reliées au boîtier de stimulation que commande le pilote Pour générer un mouvement de pédalage fluide en sollicitant à tour de rôle les muscles adéquats le boîtier est préprogrammé avec des séquences oo patrons d'activation musculaire Un capteur d'angle qui est installé sur la la poutre du vélo va envoyer l'info d'angle au stimulateur qui lui va délivrer à tel ou tel muscle pendant la phase de pédalage l'influx électrique On a différents capteurs qui nous permettent de moniteur l'activité du pilote Par exemple des centrales inertielles qui nous donnent la cadence du pédalage sa variabilité ou encore plus simplement la vitesse du vélo On a également des capteurs qui permettent de monitorer la santé du pilote comme un capteur cardiaque et différents autres capteurs de puissance qui nous ont permis de faire le patron idéal de stimulation pour avoir un paysage efficient avec une durée adéquate pour un jour de compétition Le pilote n'a aucun retour un physiologique physique sur ce qui se passe sur ses jambes donc il n'a que des informations indirectes sur sa fatigue sur son état général Donc c'est important de lui fournir des informations pour qu'il puisse ajuster par exemple l'amplitude de la stimulation électrique pour qui sache à quelle vitesse il va à quelle cadence si la fatigue commence à arriver Ce travail sur l'interface entre le patient ses jambes et le vélo ça nécessite des résultats nouveaux dans notre domaine : des centrales inertielles communicantes des réseaux de capteurs sans fil un traitement de l'information pour qu'il l'ait en temps réel mais adaptée et traduite pour ce type d'application qui un peu particulière La partie supérieure du corps de jérôme ne plus avec la partie inférieure l'interface développée par les chercheurs recrée en quelque sorte ce lien pour redonner son unité au corps Ce qui est très intéressant pour moi c'est que je me suis réapproprié mon corps en entier C'est à dire que moi j'ai une lésion très très haute Le fait de voir eu mes jambes fonctionner et actionner ce vélo m'ont fait à nouveau prendre conscience que mon corps ne s'arrêtait pas à ma lésion médullaire mais que j'avais bien un corps de la tête aux pieds Rouler à vélo pour s'entraîner pour faire de l'endurance pour améliorer les fonctions physiologiques mais aussi pour prendre du plaisir Jérôme a donc réussi son pari : parcourir les 850 mètres en moins de 8 minutes alors que plus de la moitié des coureurs n'a pas pu terminer la course notre équipe elle est allée bien au-delà des objectifs visés pour la compétition En fait ce patient nous ne l'appelons plus patient Cela devient un partenaire à part entière pas par souci de valoriser sa participation mais par souci d'obtenir de manière constante un feed-back un retour d'information sur son ressenti sur une observation qu'il peut opérer lui-même de dysfonctionnements dans le protocole etc c'est essentiel et je pense que cela a en tout cas pour le protocole d'un ensemble d'améliorations qu'on a pu produire jusqu'à maintenant Le fait d'avoir tenu pendant un an avec un pilote qui s'entraîneait 2-3 fois par semaine qui a tenu bon sur toute sa durée d'avoir une kiné qui s'est jointe à nous qui n'avait jamais fait de recherche avant un médecin les aspects plus ingénieurs que l'on connaissait déjà Cette équipe qui est restée soudée pendant un an qui a mené Jérôme jusqu'à cette préparation physique c'est déjà un énorme succès à nos yeux et puis il y a une dimension vraiment dimension humaine dans cette équipe c'est ce qui m'a motivé On est cinq à travailler sur ce sujet C'est vraiment une belle rencontre une belle aventure humaine avant tout C'est vraiment ce que je ressens Je sens l'émotion d'ailleurs qui monte quand j'en parle Au-delà du projets de recherche beaucoup de travail reste à faire car même si Jérôme parvient aujourd'hui à pédaler c'est au bout d'un entraînement intense exigeant De plus il subsiste des problématiques physiologiques à résoudre concernant son rythme cardiaque ou la fragilité de ces os générée par l'effort Il faut donc compter sur quelques années encore pour en faire profiter un plus grand nombre de patients y compris dans d'autres contextes que celui de la lésion de la moelle épinière
Inria-1105_FreeWheels_VF.mp4

Format : .mp4
561,7 Mo
1920 x 1080 pixels
Inria-1105_FreeWheels_VF_HD.MP4

Format : .mp4
263,6 Mo
1024 x 576 pixels
Moyenne définition - équivalent DVD
Encodage PAL .MP4 H264
5 Mbits/s
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