La compréhension du mouvement humain est devenue un sujet fascinant et un enjeu fondamental pour la santé. Nous réalisons au quotidien des milliers d’actions sans nécessairement y prêter attention, sauf quand la capacité de notre mouvement est questionnée [1]. C’est donc souvent dans l’optique de mieux appréhender le mouvement dans des contextes d’altération ou d’anomalie que des chercheurs de diverses disciplines s’y intéressent tel que : l’ingénierie, la biomécanique, la physiologie et la neuroscience comportementale [2, 3].

La marche avec les mouvements qu’elle implique est l’une des fonctions naturelles qui permet de réaliser une importante proportion des activités de la vie quotidienne. Plusieurs déterminants de la marche sont actifs à différentes phases du cycle de marche pour minimiser l’excursion du centre de gravité du corps et aider à produire une progression vers l’avant avec le moins dépense d’énergie. Une dysfonction même minime aura des impacts sur la qualité de vie de l’individu. L’évaluation de la marche va se réaliser dans la grande majorité des cas par une observation [3-5].

Ce travail a été réalisé en vue d’analyser, traiter et reconnaitre les paramètres la marche dans un contexte d’une douleur légère par rapport à la marche normale. D’une façon générale, Une douleur légère définit dans le cadre d’un diagnostic par un clinicien comme étant une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable, associé à une lésion tissulaire réelle ou potentielle et située entre 0 et 4 sur une échelle numérique de perception de douleur [6, 7].

L’observation de la marche d’un patient est examinée et diagnostiquée par un évaluateur qui se base sur un ensemble de ces observations, de sa propre perception et de son expérience [8]. Ceci est d’autant plus vrai dans une situation où l’altération est due par exemple à une douleur légère mais persistante durant la marche de l’individu. L’évaluation de la marche est alors une méthode d’analyse subjective et dépend grandement de l’expertise de son évaluateur. Au fait, l’altération frustre de la marche due à une douleur légère persistante demeure un défi non seulement pour la mesure des limitations des activités fonctionnelles, mais surtout pose un problème dans le suivi de la prise en charge en réadaptation. Devant la complexité de ce mouvement, les techniques de classification et la reconnaissance représentent un moyen potentiel qui permettra de définir l’altération de la marche et par conséquent comprendre cette altération frustre de ce mouvement et le handicap en raison de la douleur crée pour la marche [1]. Alors, est-il alors possible, en présences d’une douleur légère persistante, de quantifier et de mesurer une marche altérée frustre en basant sur une combinaison d’outils technologiques en support en santé? Le but principal de ce projet de maitrise est de combiner les outils d’ingénierie principalement en traitement du signal acoustique avec les connaissances scientifiques cliniques des principaux troubles de la marche qualifiée de douleur légère afin de concevoir un système de santé capable de produire une évaluation de la marche plus objective et autonome.

Le système proposé extrait ses connaissances à partir d’un système capteur de pas (GAITRite) et des capteurs inertiels (Perception Neuron) en paramètres spatiaux et temporels.

La marche est une activité physique complexe permettant à l’individu de se déplacer d’un point à un autre dans son environnement [9]. Plusieurs facteurs influencent la marche tels que : l’inertie du corps, la gravité, les forces de réaction du sol et la tâche à effectuer. L’analyse et la quantification de la marche aujourd’hui sont couramment utilisées pour extraire les paramètres spatiaux et temporels et d’identifier le changement de ce mouvement chez les individus par la suite [10]. Ainsi, le présent chapitre couvre la littérature sur la qualification de la marche, tout en soulignant les choix techniques que nous avons fait pour atteindre les objectifs de ce projet.

Du point de vue biomécanique, l’activité de la marche se caractérise par son uniformité et son aspect cyclique. Un cycle de marche se défini comme la période entre les deux évènements successifs d’un même pied. Un cycle se décompose en deux phases principales : une phase d’appui (pied en contact avec le sol) contribuant à environ 60% du cycle de marche et la phase oscillante (le pied n’est pas en contact avec le sol) correspondant à 40% du cycle .

L’étude de la périodicité des phases d’appui et d’oscillation peuvent renseigner sur la normalité ou l’altération de la marche. En outre, les phases spécifiques du cycle de marche peuvent être évaluées dans une variété de conditions de marche et de vitesses [17].

En outre, le cycle de marche peut être également découpé en phases fines :

La phase d’appui (environ 60% du cycle de marche) :

• Contact initial 0-2% : C’est l’instant où le pied entre en contact avec le sol,
• Mise en charge 0-10% : Ceci représente le premier de deux doubles appuis du cycle de marche. Cette phase assure une bonne progression du mouvement, une meilleure stabilité et une absorption du choc après le contact initial,
• Simple appui intermédiaire 10-30% : ceci représente la première partie de l’appui unipodal (c’est à dire le pied controlatéral reste derrière le pied en phase d’appui). Cette sous phase débute au moment où le pied controlatéral se soulève du sol et le pied d’appui reste en contact complet avec le sol,
• Simple appui terminal 30-50% : Ceci représente la première partie la dernière sous phase de l’appui unipodal. Elle commence lorsque le talon du pied se soulève et continue jusqu’à ce que l’autre pied touche le sol,
• Pré-oscillation 50-60% : Elle représente le deuxième double appui du cycle. Ce dernier permet aux deux pieds de se placer pour commencer la phase d’oscillation.

La phase d’oscillation (environ 40% du cycle de marche) :
• Début de l’oscillation 60-73% : Elle commence lorsque le pied est déplacé au dessus du sol,
• Oscillation intermédiaire 73-87% : Cette phase permet l’avancement du pied,
• Oscillation finale 87-100% : Le pied en mouvement est décéléré pour passer à la phase d’appui suivante .

Deux possibilités s’offrent à l’évaluateur de la marche :

1) la qualification de la marche à partir de l’observation de celle-ci qui est la méthode conventionnelle utilisée en milieu clinique.

2) la quantification de la marche qui demeure encore majoritairement une évaluation en laboratoire.

L’observation du mouvement de la marche est un procédé de qualification des mouvements qui la composent. L’observation de la marche se sert d’outils tels que : les questionnaires, les échelles de cotation visuelle ou encore des entretiens structurés ou semi-structurés avec l’évalué. L’observation de la marche permet d’estimer les mouvements des articulations des membres inférieurs et plus globalement d’estimer la qualité de la fonction i.e. la qualité de la marche [1]. Toutefois l’observation reste insuffisante pour caractériser les mouvements permettant la marche, surtout dans des conditions où l’altération de la marche n’apparait pas nécessairement évidente à l’œil de l’évaluateur. Dans ce contexte, la mesure précise des mouvements durant la marche va alors nécessiter des outils de précisions pour l’acquisition des données des mouvements des membres inférieurs aux fins de quantification de la marche [1].