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La technologie de motion capture pour aider les victimes d’AVC

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À l'université de Göteborg, des chercheurs ont mis au point une technique d'analyse des mouvements des patients victimes d'AVC basée sur la technologie de motion capture de l'industrie du film. Elle vise à aider les praticiens à évaluer l'état et les progrès d'une personne en rééducation pour parfaire les méthodes de physiothérapie.

La technique dite de motion capture est beaucoup utilisée au cinéma. Comme ici pour le film Avatar de James Cameron, elle permet de modéliser en 3D les moindres mouvements et expressions des acteurs grâce à des marqueurs placés partout sur le corps. Des caméras émettent un rayon infrarouge réfléchi par les marqueurs. Ces points sont captés et servent à créer l’animation du personnage de synthèse. © Twentieth Century Fox Film Corporation

Au cinéma, la technologie de motion capture, ou capture en 3D des mouvements, est couramment employée pour créer des personnages de synthèse. Un acteur humain bardé de marqueurs joue une scène en étant filmé par des caméras infrarouge qui vont créer un squelette 3D sur lequel sera plaquée l'animation. On ne compte plus les exemples de films utilisant ce procédé, tels le Seigneur des anneaux ou AvatarPirates des Caraïbes et La Planète des singes : les Origines pour ne citer que les plus emblématiques. Margit Alt Murphy et son équipe de l'académie Sahlgrenska à l'université de Göteborg ont eu l'idée de se servir de cette technique de détection des mouvements pour l'appliquer aux patients ayant été touchés par un accident vasculaire cérébral (AVC). L'objectif est de développer une analyse cinématique pour observer l'évolution des fonctions motrices afin d'améliorer les protocoles de rééducation.

En Suède, entre 25.000 et 30.000 personnes sont victimes d'un AVC chaque année, selon les chiffres livrés dans l'étude scientifique publiée par Margit Alt Murphy« Avec une population vieillissante et une espérance de vie qui s'améliore, la prévalence des AVC ira en augmentant et la prévention des affections liées aux AVC sera encore plus importante. » Ces accidents s'accompagnent fréquemment d'hémiparésie, des troubles moteurs plus ou moins prononcés qui touchent le côté droit ou gauche du corps. Or, explique la chercheuse suédoise, les mesures post-AVC sur les mouvements des membres supérieurs font particulièrement défaut. Elles sont le plus souvent englobées dans des évaluations générales qui ne prennent pas en compte la spécificité des bras, qui sont souvent partiellement ou totalement affectés. De plus, ces observations reposent sur des techniques empiriques qui n'apportent pas de données quantitatives, ce qui complique l'évaluation des progrès d'une rééducation.

Ces deux images illustrent la disposition du système de motion capture qu’ont utilisée les chercheurs de l’université de Göteborg. À gauche, la disposition des cinq caméras infrarouge. Les points noirs matérialisent l’emplacement des marqueurs réfléchissants portés par le patient. Le système permet de recueillir les coordonnées spatiotemporelles lorsque la personne effectue un mouvement. © Margit Alt Murphy, université de Göteborg

Motion capture pour améliorer les méthodes de physiothérapie

Des analyses cinématiques précises et objectives sont envisageables, mais elles nécessitent un équipement onéreux peu répandu en milieu hospitalier. D'où l'idée de recourir à la technique de capture des mouvements afin de comprendre les mécanismes qui sous-tendent les mouvements lors d'une tâche courante. « L'informatique apporte une documentation du problème en matière de vie quotidienne qui est meilleure et plus objective que l'observation humaine, explique Margit Alt Murphy. Avec la technologie 3D, nous pouvons mesurer les mouvements sous forme chiffrée, ce qui signifie que de petits changements dans le modèle de mouvement peuvent être détectés et répercutés au patient. »

L'équipe de l'académie Sahlgrenska a réalisé une série de quatre études sur des volontaires, dont 82 personnes ayant subi un AVC et 29 personnes en bonne santé. L'évaluation a été faite sur les membres supérieurs à travers l'exécution d'une tâche quotidienne, qui consistait à boire avec un verre. Les candidats devaient porter la main en direction du verre, le saisir, boire une gorgée, puis le replacer sur la table derrière une ligne tracée avant de reprendre leur posture initiale.

Neuf marqueurs placés sur le corps

Pour analyser ces mouvements, les chercheurs ont utilisé neuf marqueurs réfléchissants de 12 millimètres placés à différents endroits du corps (sur la main, le poignet, le coude, l'épaule droite et gauche, le thorax, le visage) ainsi que sur le verre. Les patients étaient filmés par cinq caméras infrarouge qui captent le rayonnement réfléchi par les marqueurs. Le mouvement est reconstitué par ordinateur avec des coordonnées spatiotemporelles à partir desquelles il est possible d'extraire des informations sur la durée, la vélocité et la fluidité des mouvements.

En comparant les données recueillies auprès des victimes d'un AVC avec celles des personnes en bonne santé, les scientifiques ont constaté des différences notables au niveau de la vélocité et des angles formés par les membres. La capture de mouvements a notamment mis en évidence la coordination entre l'épaule et le coude, qui varie selon le degré d'hémiparésie. L'étude a permis d'identifier trois critères pouvant servir de point de référence pour évaluer les progrès d'une rééducation : la fluidité du mouvement, sa durée et le déplacement du tronc. Partant de ce constat, les chercheurs estiment qu'il serait judicieux de poursuivre le développement de ces outils de mesure à partir d'autres tâches quotidiennes.

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