Modélisation de l'effet de la direction de la perte d'équilibre sur le seuil de perturbation des jeunes adultes

Abstract

Les chutes représentent plus d’un quart des blessures menant à la mort à travers la population canadienne et plus de la moitié des hospitalisations, les personnes âgées étant les plus vulnérables. La méthode du seuil de perturbation a fait ses preuves pour la prédiction des chutes pour différentes perturbations posturales (relâchement d’une inclinaison, tirage à la taille, translation de surface et leurs combinaisons), différents groupes d’âge (jeunes, mi-âgés et âgés), et différentes directions de perte d’équilibre (avant, côté et arrière). Ce seuil se définit par la régression linéaire entre la position et la vitesse angulaire des participants au temps de réaction pour les perturbations posturales à amplitude maximale. Au-dessus de ce seuil, le participant ne parvient plus à rétablir son équilibre et chute. Si les aspects expérimentaux et théoriques se sont développés ces dernières années, l’effet de la direction de perte d’équilibre n’a pas encore été modélisé. Or la direction de la perte d’équilibre détermine la zone du corps impactant le sol et donc les complications cliniques pouvant être provoquées par une chute. Le modèle de pendule inverse sur surface glissante avait déjà montré son efficacité à simuler le seuil de perturbation vers l’avant pour plusieurs groupes d’âge et diverses perturbation posturales. Dans ce projet de maitrise, la modélisation d’essais expérimentaux récents à la limite du rétablissement de l’équilibre pour le relâchement d’une inclinaison, la translation de surface et leur combinaison pour de jeunes adultes en santé dans les trois directions de perte d’équilibre a prouvé que le modèle de pendule inverse sur surface glissante est également adapté pour la prédiction de l’issue de telles perturbations posturales vers le côté et l’arrière. En particulier, les erreurs entre les positions et les vitesses angulaires expérimentales et théoriques étaient inférieures à 2% (0.7deg) et 5% (10deg/s), ce qui était inférieur à l’écart type du seuil de perturbation expérimental de 15% (5.3deg) et 15% (32deg/s) respectivement. Les seuils de perturbation expérimentaux et théoriques étaient aussi similaires et se déplaçaient vers l’origine si la direction de la perte d’équilibre variait de l’avant vers le côté ou de l’avant vers l’arrière. Le modèle de pendule inverse sur surface glissante a ensuite permis d’estimer le seuil de perturbation des adultes mi-âgés et âgés soumis à des pertes d’équilibre vers le côté et l’arrière, afin de prévoir les paramètres expérimentaux optimaux des études expérimentales à venir. La méthode présentée dans ce mémoire permet de s’affranchir de l’estimation fastidieuse de la vitesse du tapis et des angles d’inclinaison optimaux par essai et erreur par la génération rapide de « cartes de perturbation » spécifiques à chaque groupe d’âge et direction de perte d’équilibre. Enfin, le modèle de pendule inverse sur surface glissante a également été bonifié pour modéliser le trébuchement et la glissade, afin de servir de base de prédiction à la conception des futurs montages expérimentaux pour ces perturbations posturales. Seul le paramétrage du modèle est ajusté afin de représenter ces nouvelles perturbations posturales, donc ses équations restent inchangées. En l’absence de données expérimentales spécifiques, seule une validation conceptuelle a pu être menée à partir de données issues de la littérature.