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Les technologies de détection sont devenues des outils de transformation en génie de la réadaptation, ce qui a fondamentalement changé la façon dont les cliniciens évaluent, surveillent et optimisent les interventions thérapeutiques pour les patients qui se rétablissent de blessures, d'interventions chirurgicales et de troubles neurologiques. L'ingénierie a joué un rôle crucial dans l'amélioration de la qualité de vie des personnes handicapées ainsi que celle des fournisseurs de soins de santé, le développement d'interventions thérapeutiques, de technologies d'assistance et de méthodes de surveillance objectives pour mesurer les résultats dans le domaine de la réadaptation physique.

Les capteurs de mouvement portables peuvent fournir des mesures objectives et précises de la quantité et de la qualité des activités physiques, des postures corporelles et des mouvements dans des environnements cliniques et de vie quotidienne normale, fournissant ainsi aux cliniciens des données qui peuvent être utilisées pour guider, personnaliser et optimiser la thérapie.L'intégration des technologies de capteur dans la pratique de la réadaptation représente un changement de paradigme, passant d'évaluations cliniques subjectives à des mesures quantifiables fondées sur des données qui favorisent de meilleurs résultats pour les patients et une prestation de soins de santé plus efficace.

L'évolution et l'importance de la réhabilitation par capteur

Le domaine de la réhabilitation a connu des progrès technologiques remarquables au cours des dernières années, grâce à des innovations dans la miniaturisation des capteurs, la connectivité sans fil et l'analyse des données.Comme les capteurs portables sont portables, peu coûteux, discrets et ont également la capacité de fournir des informations uniques et ne peuvent être obtenues autrement (par exemple, par des tests cliniques ou des questionnaires normalisés), ils ont un énorme potentiel pour le suivi du fonctionnement et de la récupération des patients pendant la réadaptation automobile.

Les méthodes traditionnelles, comme les capacités motrices cotées par les cliniciens ou les autodéclarations des patients, ne permettent souvent pas de mesurer avec précision la performance de l'UE dans les milieux réels. Les données probantes suggèrent que les évaluations cliniques actuellement utilisées ne permettent pas de saisir de façon fiable l'utilisation réelle de l'UE à la maison ou dans la collectivité.

L'intégration des capteurs dans les pratiques de réadaptation soutient les objectifs plus généraux d'amélioration de l'accessibilité, de réduction des coûts de traitement et de prestation de soins plus personnalisés.

Considérations fondamentales de conception pour l'intégration des capteurs

La conception de systèmes de détection efficaces pour les applications de réhabilitation nécessite une attention particulière aux multiples facteurs qui influencent l'utilité clinique et l'acceptation des patients. Le succès des systèmes de réhabilitation basés sur les capteurs dépend de l'équilibre des performances techniques avec la facilité d'utilisation pratique dans les environnements réels.

Précision et fiabilité

La précision du capteur est primordiale dans les applications de réhabilitation où des mesures précises éclairent les décisions cliniques et les ajustements de traitement.L'utilisation de capteurs portables pour informer les pratiques de réadaptation neurologique et orthopédique justifie un examen attentif de leurs propriétés clinimétriques, qui varient selon les appareils, les conditions, les mesures et les environnements.

Par exemple, les grandeurs d'impact pendant le fonctionnement peuvent souvent dépasser 16 g, ce qui est la limite de certains appareils commerciaux. De même, les accélérations pendant le fonctionnement comprennent des composants haute fréquence qui nécessitent des fréquences d'échantillonnage adéquates (500 à 1000hz).Ces facteurs doivent être pris en compte lors du choix des dispositifs basés sur l'IMU pour les études de fonctionnement.

Confort et usure

Les capteurs doivent être conçus de façon à ne pas être intrusifs et adaptables à différents types de corps, modes de mouvement et activités quotidiennes. En général, les capteurs sont fixés plutôt que intégrés dans des appareils et des vêtements portables; bien que les études qui intègrent et intègrent les capteurs augmentent au cours des 4 dernières années. Cette tendance à une meilleure intégration reflète la reconnaissance croissante que les méthodes de placement et d'attachement des capteurs influencent de façon significative la précision de mesure et l'acceptation par les utilisateurs.

La plupart des études incluses décrivent seulement superficiellement comment attacher des capteurs sur le corps humain, bien que la façon dont ce placement est fait est très influent sur la précision et le confort du système. Le placement de capteur approprié nécessite l'équilibre des considérations biomécaniques avec le confort du patient, assurant que les appareils restent bien positionnés pendant le mouvement tout en minimisant l'irritation de la peau et la restriction de mouvement.

Gestion de la durée de vie et de l'énergie des batteries

Pour les applications de surveillance continue, la durée de vie des batteries représente une considération de conception cruciale. En matière de réhabilitation, un système IMU à longue durée de vie des batteries peut être efficace pour surveiller le mouvement humain dans les environnements quotidiens, fournissant des informations complémentaires aux tests de laboratoire.

Les défis potentiels liés à la durée de vie des batteries de capteurs, à la transmission des données et à la conformité des utilisateurs doivent être soigneusement pris en compte dans les déploiements réels.

Compatibilité et intégration

Les systèmes de capteurs doivent s'intégrer de façon transparente avec les équipements de réadaptation existants, les plates-formes logicielles et les flux de travail cliniques. D'autres systèmes de soins de santé peuvent être dotés d'infrastructures inadéquates, ce qui constitue un obstacle important à la mise en oeuvre organisationnelle des services de détection connectés.

Les technologies de capteurs connectés sont définies comme des « produits technologiques qui traitent les données saisies par des capteurs mobiles à l'aide d'algorithmes pour générer des mesures de la fonction comportementale et/ou physiologique ».

Types de capteurs utilisés en génie de la réhabilitation

L'ingénierie moderne de la réhabilitation utilise une gamme variée de technologies de capteurs, chacune offrant des capacités uniques pour mesurer différents aspects du mouvement humain, de l'activité musculaire et de la fonction physiologique.

Unités de mesure inertielles (UMI)

Les unités de mesure inertielles sont l'une des technologies de détection les plus largement adoptées dans les applications de réhabilitation. Les accéléromètres et les unités de mesure inertielle (UMI) sont les technologies les plus utilisées (84% des papiers). Elles sont principalement utilisées dans les configurations de capteurs multiples pour mesurer la cinématique des membres supérieurs et/ou la posture du tronc.

Actuellement, les nouveaux capteurs d'inertie micro-électromécaniques à faible coût (MEMS) ont été largement utilisés dans Mocap comme un système rentable. Le capteur d'inertie se compose généralement d'un accéléromètre, gyroscope, magnétomètre et puce de transmission de signal. Les IMU ont plusieurs avantages, tels que le coût bas, la personnalisation, l'application flexible et le confort de port.

Les IMU sont de petits capteurs portables qui suivent le mouvement à travers les accéléromètres et les gyroscopes. Les IMU peuvent être placés sur différentes parties du corps pour recueillir des données détaillées sur les mouvements sur de longues périodes, tant dans le cadre clinique que pendant les activités quotidiennes.

Il existe déjà des systèmes Mocap à inertie commercialement commercialisés, comme Noitom (NOITOM LTD.) et Xsens (Xsens Technologies B.V.). De nombreux centres de réadaptation ont utilisé des produits commerciaux hors-sol et des applications spéciales pour les analyses de mouvement et de démarche. La disponibilité de systèmes commerciaux a accéléré l'adoption de la surveillance basée sur l'UMI en pratique clinique, bien que les solutions personnalisées demeurent importantes pour des applications spécialisées.

Capteurs d'électromyographie (EMG)

Les capteurs d'électromyographie détectent l'activité électrique produite par les muscles squelettiques, fournissant des mesures directes des schémas d'activation musculaire pendant le mouvement et l'exercice. L'examen examine diverses modalités de détection, y compris l'électromyographie (EMG), la force, le déplacement et d'autres types de capteurs innovants, utilisés dans ces appareils pour faciliter le contrôle précis et réactif des mouvements.

La technologie EMG permet aux cliniciens d'évaluer les tendances de recrutement musculaire, d'identifier les stratégies de mouvement compensatoires et d'évaluer l'efficacité des exercices de renforcement.Ces capteurs peuvent être montés ou implantés en surface, l'EMG de surface étant plus fréquent dans les applications de réadaptation en raison de son caractère non envahissant.

Ces systèmes utilisent des données multimodales (capture de mouvement, électromyographie et capteurs de pression) pour générer des évaluations complètes de la fonction du patient. L'intégration de l'EMG avec d'autres modalités de capteur fournit une image plus complète de la qualité du mouvement et du contrôle neuromusculaire.

Capteurs de pression

Les capteurs de pression mesurent la répartition de la force et les profils de charge, ce qui les rend essentiels pour l'analyse de la marche, l'évaluation de la balance et la surveillance des activités portantes.

Un système de capteurs de corps personnalisé, composé de capteurs de force et d'UMI, a été utilisé pour fournir un biofeedback cinématique pendant l'entraînement à la démarche, ce qui a permis d'améliorer l'équilibre, la mobilité, la force et la portée du mouvement, et ce, de façon comparable aux avantages du traitement obtenus grâce à l'entraînement à la démarche dirigé par un thérapeute.

La technologie de détection de pression est particulièrement utile pour les patients qui se rétablissent après avoir subi des blessures aux extrémités inférieures, ceux qui apprennent à utiliser des prothèses ou les personnes ayant des troubles de l'équilibre.

Goniomètres et capteurs d'angle d'articulation

Les goniomètres et autres appareils de mesure de l'angle de joint quantifient la portée du mouvement à des articulations spécifiques, fournissant des données essentielles pour suivre les progrès de récupération et s'assurant que les exercices sont effectués à travers des plages de mouvement appropriées.

Ces capteurs sont essentiels pour surveiller la mobilité articulaire chez les patients qui se rétablissent d'une chirurgie orthopédique, qui gèrent l'arthrite ou qui se réhabilitent à des blessures qui affectent la fonction articulaire.

Si des IMU supplémentaires sont utilisés sur le membre supérieur et le tronc, ils peuvent être utilisés pour estimer les paramètres cliniques d'intérêt lors de l'exécution des tâches fonctionnelles, telles que l'angle du coude, l'angle de l'épaule et le mouvement du tronc.

Technologies de capteurs émergentes

Les peaux électroniques bioinspirées (peau-e), caractérisées par leurs caractéristiques légères, portables et multifonctionnelles, constituent une voie viable vers une réhabilitation décentralisée et continue.Depuis leur création conceptuelle dans les années 1960, les peaux-e ont évolué en quatre phases distinctes, aboutissant aux systèmes précis, flexibles et hautement intégrés aujourd'hui conçus spécifiquement pour des applications cliniques.

Des technologies de détection avancées continuent de se développer, offrant de nouvelles capacités de surveillance de la réhabilitation, notamment des capteurs flexibles conformes aux contours du corps, des capteurs multimodal qui saisissent simultanément de multiples paramètres physiologiques et des textiles intelligents qui intègrent directement les capacités de détection dans les vêtements.

Applications cliniques des technologies de détection en réadaptation

Les technologies de détection ont été largement appliquées dans divers contextes de réadaptation, depuis la récupération neurologique jusqu'à la réadaptation orthopédique et à la gestion des maladies chroniques, ce qui démontre la polyvalence et la valeur clinique des systèmes de surveillance et d'intervention basés sur les capteurs.

Analyse de la démarche et évaluation de la mobilité

L'analyse de la vitesse représente l'une des applications les plus connues de la technologie des capteurs en réadaptation. L'analyse de la vitesse et le suivi de la mobilité ont été au centre des applications des capteurs portables, en particulier dans les conditions neurologiques, musculosquelettiques et liées à l'âge.Dans la maladie de Parkinson (PD), des capteurs portables ont été utilisés pour détecter les changements subtils de vitesse, de position et de durée de la phase oscillante, ainsi que l'instabilité posturale, aidant à la détection précoce des maladies et à la surveillance de la progression.

Des études supplémentaires ont montré que la surveillance continue des mesures de la marche de base, qui est compatible avec l'IMU, peut prédire la progression de la maladie et la diminution de la marche 1 et 2 ans plus tard. De plus, une étude récente de grande envergure portant sur 190 patients atteints de PD et 101 témoins appariés avec l'âge montre la faisabilité d'essais cliniques à grande échelle pour utiliser des IMU pour suivre de façon robuste les paramètres spatiotemporels de la marche.

L'analyse de la démarche par capteur fournit des renseignements détaillés sur la longueur de la marche, la cadence, la symétrie de la marche et d'autres paramètres difficiles à évaluer par l'observation visuelle seule.

Réadaptation et formation du membre supérieur

Cet examen a montré que les systèmes portables sont utilisés principalement pour la surveillance et la transmission de rétroaction sur la posture et les mouvements des extrémités supérieures dans la réadaptation des accidents vasculaires cérébraux. Les résultats indiquent que les accéléromètres et les IMU sont les capteurs les plus utilisés, dans la plupart des cas attachés au corps par des contraptions ad hoc afin d'améliorer la gamme des mouvements et des performances des mouvements pendant la réadaptation du haut du corps.

En matière de réadaptation des accidents vasculaires cérébraux, les évaluations de la qualité des mouvements basées sur l'IMU ont permis d'obtenir une précision de 92 % (F1-score=0,95), ce qui a permis de les utiliser pour une thérapie personnalisée et une surveillance à distance.

Tranquilli et al ont démontré qu'un seul IMU pouvait simultanément capter la mobilité articulaire et la dynamique de la force musculaire pendant la récupération post-traumatique. Ajčević et al ont appliqué des capteurs IMU pour quantifier la cinématique des épaules et évaluer la réponse thérapeutique dans la capsulite adhésive, tandis que Parel et al ont introduit un programme de biofeedback cinématique intégrant des capteurs d'inertie pour les patients après réparation des poignets de rotateur.

Évaluation de l'équilibre et prévention des chutes

Les technologies de détection fournissent des méthodes objectives pour évaluer le contrôle de l'équilibre et identifier les personnes à risque élevé de chute.

Dans le cadre de la surveillance de la DP, la technologie portable a permis d'obtenir une précision de 83 % en détection des tremblements et une sensibilité et une spécificité de 86 % en prévision des risques d'automne, ce qui a permis de mettre en oeuvre des stratégies d'intervention précoce, ce qui permet de mettre en place des interventions proactives qui pourraient prévenir les chutes et les blessures connexes.

L'évaluation de l'équilibre par capteur peut saisir des instabilités posturales subtiles qui peuvent ne pas être apparentes lors des tests cliniques standard. La surveillance continue dans les environnements domestiques fournit de l'information sur le contrôle de l'équilibre pendant les activités quotidiennes, offrant des aperçus sur le risque réel de chute qui complètent les évaluations effectuées par les cliniques.

Réadaptation des accidents cérébrovasculaires

La réadaptation par accident vasculaire cérébral représente un domaine d'application majeur pour les technologies de détection, avec des systèmes conçus pour surveiller la récupération des moteurs, fournir des rétroactions thérapeutiques et permettre la réadaptation à distance. Des systèmes de détection usure ont été développés pour les personnes suivantes : 1) Neuro-réhabilitation : AVC (n = 21), lésion de la moelle épinière (n = 1), paralysie cérébrale (n = 2), Alzheimer (n = 1); 2) Insuffisance musculo-squelettique : réadaptation par ligament (n = 1), arthrite (n = 1), épaule gelée (n = 1), traumatisme osseux (n = 1); 3) Autres : maladie pulmonaire obstructive chronique (n = 1), réadaptation par douleur chronique (n = 1) et autre réadaptation générale (n = 14).

La Dre Marika Demers de l'Université de Montréal, qui a axé ses efforts sur la collecte de commentaires de groupes d'intervenants clés dans le processus de conception axé sur l'utilisateur pour des capteurs portables pour la réadaptation des accidents vasculaires cérébraux : patients (personnes vivant avec un accident vasculaire cérébral), cliniciens, chercheurs et autres experts. Dans l'ensemble, les survivants d'AVC ont manifesté leur enthousiasme à utiliser la technologie portable pour appuyer leur réadaptation à domicile, et ils ont pu fournir des commentaires utiles sur leurs motivations et leurs objectifs, l'utilité de la rétroaction en temps réel et la nécessité de poursuivre leur engagement auprès des cliniciens pour les ordonnances d'exercice et pour assurer la responsabilisation.

Par exemple, un système de capteurs à corps usagés sur mesure, composé de capteurs de force et d'UMI, a été utilisé pour fournir un biofeedback cinématique pendant la formation, ce qui a permis d'améliorer l'équilibre, la mobilité, la force et la portée du mouvement, ce qui a été comparable aux avantages de traitement obtenus grâce à la formation de la démarche dirigée par un thérapeute. Ces résultats démontrent la possibilité que des capteurs portables fournissent une intervention efficace sans surveillance directe par un clinicien (p. ex. dans des milieux réels).

Réadaptation orthopédique et musculo-squelettique

Pour l'évaluation de la réadaptation, les capteurs portables ont amélioré la surveillance postchirurgicale chez les patients qui ont subi une arthroplastie du genou, montrant 52 % de meilleure stimulation osseuse et 371 % de meilleure poursuite de la charge d'impact.

En fournissant des données objectives sur les mouvements, les forces de chargement et la gamme de mouvements, ces systèmes permettent de s'assurer que les patients progressent en toute sécurité grâce aux protocoles de réadaptation tout en évitant les mouvements qui pourraient compromettre la guérison.

Les capteurs portables offrent une occasion passionnante de prévenir et de traiter les blessures liées à la course en offrant la possibilité de fournir des commentaires en temps réel à l'individu. Bon nombre des IMU commerciaux fournissent des informations sur les charges cumulatives qui peuvent être extrêmement utiles pour prévenir les blessures de surcharge chez les coureurs.

La gestion de la maladie de Parkinson

Comme dans les accidents vasculaires cérébraux, les algorithmes d'AR ont permis d'utiliser les données IMU pour identifier les caractéristiques pathologiques du moteur caractéristique de la PD. Par exemple, des périodes de fluctuations motrices entre états mobiles et immobiles (c.-à-d. périodes de repos) chez des personnes traitées par la lévodopa ont été détectées à l'aide de données IMU analysées avec un algorithme d'AR avancé.

Comme dans les accidents vasculaires cérébraux, les interventions biofeedback à capteur ont gagné en popularité en tant qu'outils d'entraînement non invasifs dans la réadaptation des PD. Par exemple, des capteurs portables ont été utilisés pour faciliter la transmission de signaux auditifs ou haptiques rythmiques pendant la formation à la démarche, une approche qui a montré pour améliorer l'apprentissage moteur chez les personnes atteintes de PD.

Réadaptation cardiaque et pulmonaire

Des capteurs portatifs pour la réadaptation cardiaque ont démontré une prédiction fiable de distance de marche de 6 minutes, avec une erreur de 42,8 m et une valeur R2 de 0,661, facilitant la surveillance à distance des patients.

La fusion d'un appareil portable et d'un système de surveillance des mouvements pour la réadaptation pulmonaire visait à mesurer les données biomédicales telles que la fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire, tandis que le patient suivait des vidéos d'entraînement pour effectuer une activité physique. Les données recueillies à partir des mouvements d'exercice et de la fréquence cardiaque du patient étaient automatiquement stockées et synchronisées avec le serveur de gestion de la santé. À distance, un professionnel de la santé pouvait consulter et analyser (en ligne ou ultérieurement) l'évolution de l'état de santé du patient.

Systèmes de biofeedback et d'intervention en temps réel

L'une des applications les plus puissantes de la technologie des capteurs en réadaptation consiste à fournir des biofeedback en temps réel aux patients lors d'exercices thérapeutiques.

16 études ont appliqué des connaissances sur les réactions aux résultats (KR), 14 études ont appliqué des connaissances sur les réactions aux résultats (KP) et 15 études ont appliqué les deux dans différentes modalités.

Compte tenu de la gamme des caractéristiques de la démarche qui peuvent être mesurées (p. ex., patron de grève, angles de membre inférieur, choc tibial, etc.), on peut traiter une grande variété de déviations de la démarche. Une fois que l'aspect défectueux de la démarche est identifié par le physiothérapeute, le coureur peut être informé de la façon de modifier la démarche. Le thérapeute peut alors mettre des signaux audibles pour rappeler au patient de s'occuper de sa démarche lorsqu'elle commence à se dégrader au-delà d'un certain seuil. La rétroaction peut ensuite être éliminée progressivement avec le temps.

Les progrès récents dans la technologie des smartphones, tels que leur prévalence, leur capacité d'utilisation partout, leur capacité de traitement et leur intégration aux capteurs et aux écrans ont eu un impact majeur sur leur utilisation dans les systèmes de réadaptation.

Applications à domicile et de téléréadaptation

La capacité de surveiller le fonctionnement du patient et de fournir des interventions thérapeutiques en dehors des milieux cliniques traditionnels représente une application transformatrice de la technologie des capteurs.

Des capteurs d'usure et des mesures appropriées liées aux mouvements peuvent être utilisés pour déterminer la performance et la conformité à un programme de physiothérapie à domicile, ce qui permet aux cliniciens de vérifier que les patients effectuent correctement les exercices prescrits et respectent les recommandations du traitement.

Au total, trente volontaires sains (âge moyen de 31 ans) ont été capturés à l'aide d'unités de mesure inertielles portables (UMI), après que des enregistrements vidéo de cinq exercices différents avec différents niveaux de complexité leur ont été présentés. Les participants ont ensuite reçu des capteurs portables pour permettre une deuxième saisie de données non supervisées à la maison. La performance des mouvements entre les enregistrements des participants a été évaluée avec des mesures de l'intensité, de la cohérence et du contrôle des mouvements.

Des études antérieures ont montré qu'une combinaison d'exercices à domicile impliquant des mouvements fonctionnels de la vie quotidienne tels que la marche rapide et lente, le haut et le bas des escaliers, debout et assis, tournant et traversant les obstacles et certaines activités spécialement conçues pour chaque patient avec des approches cliniques telles que le programme LSVT BIG donnerait le pouvoir au traitement de réadaptation. Par conséquent, un système automatisé qui peut reconnaître ces activités fonctionnelles à la maison et guider le patient en conséquence en utilisant la rétroaction et les instructions audiovisuelles serait d'un grand intérêt pour les personnes souffrant de troubles de la police et d'autres troubles du mouvement, et pourrait être largement utilisé comme une plate-forme de téléréadaptation par les thérapeutes.

Les cliniciens ont appuyé l'utilisation de capteurs portables pour recueillir des mesures objectives de l'activité et du fonctionnement réels de leurs patients vivant dans la collectivité. Ils ont également apprécié les données pour guider les décisions cliniques, soutenir l'autogestion et l'engagement des patients, et promouvoir la gestion de l'énergie et des approches personnalisées de soins.

Analyse des données et intégration de l'apprentissage automatique

Les vastes quantités de données générées par les systèmes de capteurs nécessitent des méthodes analytiques sophistiquées pour extraire des informations cliniquement significatives. L'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle sont devenus partie intégrante des systèmes modernes de réadaptation basés sur les capteurs, permettant la reconnaissance automatisée des modèles, l'analyse prédictive et des recommandations de traitement personnalisées.

Des recherches antérieures ont démontré le potentiel des données d'accétérométrie combinées à des algorithmes d'apprentissage automatique pour classifier et analyser les mouvements d'UE. Des études ont montré que les UMI peuvent saisir efficacement les nuances des mouvements de bras, fournissant des informations précieuses sur la fonction motrice et l'avancement de la réhabilitation.

Les techniques telles que Random Forest (RF), Support Vector Machines, Logistic Regression Classifiers et les réseaux neuronaux traditionnels ont été utilisées pour classer les mouvements fonctionnels et non fonctionnels à partir de données de capteurs, souvent acquises avec des IMU ou des accéléromètres, pour surveiller les progrès de récupération des AVC. Ces modèles ont le potentiel d'automatiser le processus d'évaluation, de réduire la dépendance à l'égard des évaluations cliniques subjectives et de permettre une surveillance continue de la fonction du patient.

La dernière tendance consiste à intégrer la réadaptation motrice et sensorielle dans des plateformes intégrées alimentées par l'IA. Cette intégration permet une évaluation et des approches de traitement plus complètes qui traitent simultanément de multiples aspects de la fonction du patient.

Les appareils portables basés sur l'IMU ont connu une transition rapide de l'utilisation en laboratoire à des réglages non supervisés et appliqués. L'utilisation réussie de la détection d'inertie portable pour évaluer la mobilité, les performances motrices et les troubles de mouvement dans les réglages appliqués dépendra également des algorithmes d'apprentissage automatique pour gérer les quantités considérables de données générées par ces capteurs pour extraire des informations à la fois cliniquement pertinentes et interprétables par les praticiens.

Réadaptation personnalisée et interventions adaptatives

En surveillant continuellement les performances et les progrès des patients, les systèmes basés sur les capteurs peuvent ajuster automatiquement les difficultés d'exercice, fournir des commentaires individualisés et optimiser les paramètres de traitement pour les besoins et les capacités uniques de chaque patient.

Le Dr James Rehg a examiné les technologies de détection portables pour saisir les données qui mesurent les indicateurs de santé ciblés pour appuyer les interventions d'adaptation juste à temps (IITAA, une caractéristique clé de la réadaptation de précision).Ces interventions d'adaptation fournissent un soutien thérapeutique précisément lorsque les patients en ont besoin, en fonction de l'évaluation en temps réel de leur état et de leur contexte.

Zhou et al. (2023) ont développé un système de réadaptation des bras robotisés guidé par l'IA qui s'adapte en temps réel à la fatigue du patient et aux performances motrices. L'étude a montré une amélioration de 28 % des scores de l'évaluation Fugl-Meyer (FMA) à 8 semaines par rapport à la thérapie traditionnelle, ce qui démontre les avantages cliniques des systèmes de réadaptation adaptatifs et pilotés par capteurs.

Parmi les objectifs soulignés, on peut citer la quantification des données d'exercice des patients, la prestation de services personnalisés de réadaptation, la réduction de la charge musculaire et l'amélioration de l'efficacité de la marche. Les résultats de ces études ont démontré des progrès considérables dans les conceptions d'exosquelette, l'intégration des capteurs et les algorithmes de contrôle, ce qui a permis d'améliorer la fonctionnalité et les expériences des utilisateurs.

Intégration avec la réhabilitation Robotique et Exoskeletons

Les technologies de détection jouent un rôle essentiel dans la réhabilitation des systèmes robotiques et exosquelette, fournissant les informations sensorielles nécessaires pour un contrôle réactif et une interaction homme-robot sans danger.

La réhabilitation à l'aide d'appareils numériques de haute technologie est une avancée de pointe en médecine de réadaptation. Grâce à une formation sans fatigue assistée par robot, nous pouvons fournir une formation optimale spécifique aux tâches, orientée vers les buts et intense. Les robots peuvent également être utilisés pour l'assistance moteur et compenser la fonction altérée comme un type d'orthèse ou d'appareil d'assistance.

Elle se concentre sur une classification systématique et une description de la recherche matérielle sur l'exosquelette, y compris l'utilisation d'actionnements fonctionnels, de capteurs électroniques et de systèmes de surveillance épidermiques avancés, de structures communes innovantes et de conception de contrôleurs pilotés par l'utilisateur.

Ils peuvent améliorer la mécanique de marche, fournir une formation de haute intensité à l'extérieur de la clinique et peuvent être conçus pour être réglables pour accueillir une gamme de capacités physiques.

Validation clinique et base de données probantes

Bien que les technologies de détection montrent des promesses considérables pour les applications de réhabilitation, une validation clinique rigoureuse demeure essentielle pour établir leur efficacité et guider l'adoption clinique.

16 études ont mené leur évaluation auprès de patients et ont signalé des tests d'utilisabilité, tandis que seulement trois d'entre elles ont mené des essais cliniques, dont un essai clinique randomisé, ce qui souligne la nécessité de mener des essais cliniques plus rigoureux pour établir l'efficacité des interventions de réadaptation basées sur des capteurs.

Les études d'observation ont représenté 43 % (13/30) des études examinées, ce qui reflète la faisabilité d'une surveillance longitudinale, alors que les études expérimentales ont représenté 27 % (8/30) et ont joué un rôle crucial dans la validation des évaluations basées sur des capteurs.

Un groupe de 100 patients après un accident vasculaire cérébral a subi un programme de réadaptation axé sur l'IA de 12 semaines. Les fonctions motrices et sensorielles ont été évaluées quantitativement à l'aide de l'évaluation Fugl-Meyer (AMF) et des monofilaments Semmes-Weinstein (SWM) avant et après l'intervention.

Obstacles et défis à la mise en oeuvre clinique

Malgré le potentiel important des technologies de détection dans la réhabilitation, plusieurs obstacles continuent de limiter l'adoption clinique généralisée. Comprendre et relever ces défis est essentiel pour réaliser tous les avantages des systèmes de réadaptation à base de capteurs.

Lang et coll. (2020) ont discuté des principaux obstacles à l'application de capteurs de mouvement portables dans la réhabilitation des moteurs et ont proposé des repères pour la mise en oeuvre de capteurs dans la pratique clinique.Les obstacles à la clinique sont l'environnement clinique chargé et le manque de réalisation de l'information qui peut être obtenue avec les capteurs.Les obstacles technologiques comprennent : 1) les systèmes de capteurs qui sont inexacts pour de nombreuses populations de patients; 2) les systèmes de capteurs qui ne sont pas conviviaux pour les cliniciens et/ou les patients; 3) le manque de données publiées sur la fiabilité et la validité clinique des systèmes de capteurs.

Braakhuis et al. (2021) ont étudié l'utilisation, les perspectives et les obstacles à la surveillance des activités portables dans les routines quotidiennes de soins aux accidents vasculaires cérébraux chez les physiothérapeutes. Les résultats du sondage en ligne ont montré que 27 % des répondants utilisaient la surveillance des activités, et le concept de surveillance des activités à distance a été jugé utile, ce qui laisse entendre que, même si les cliniciens reconnaissent la valeur de la surveillance par capteur, l'adoption demeure limitée.

Des défis et des préoccupations ont également été cernés, en particulier par des experts en R&D, qui ont indiqué qu'ils étaient préoccupés par la maturité des technologies existantes, la complexité technologique, la protection de la vie privée et la sécurité, l'adoption par les cliniciens et le remboursement par les payeurs, et que ces défis multiples exigeaient des efforts coordonnés de la part des concepteurs de technologies, des cliniciens, des administrateurs de soins de santé et des décideurs.

Mais il est encore difficile de satisfaire à la fois fonctionnalité et adoption pour les technologies innovantes, y compris la robotique de réhabilitation et les technologies de capteurs. De nombreux ingénieurs et cliniciens travaillent dur pour le pousser à un niveau réalisable et abordable. La collaboration continue entre ingénieurs et cliniciens est essentielle pour développer des systèmes de capteurs qui répondent à la fois aux exigences techniques et pratiques.

Conception et engagement des intervenants

La mise en oeuvre réussie des technologies de détection dans la réadaptation exige une attention particulière aux besoins et aux préférences de tous les intervenants, y compris les patients, les cliniciens, les soignants et les administrateurs de soins de santé.

Le CRRE doit tenir compte de l'accessibilité, de la facilité d'utilisation, de l'utilité et de l'acceptabilité des dispositifs technologiques sur lesquels il se concentre et en optimiser l'accessibilité. Le CRRE doit faire participer les enfants ayant une déficience orthopédique, leur famille, les personnes qui s'occupent de leur enfant et d'autres intervenants clés à la conception et à la mise en oeuvre des activités de recherche et de développement du CRRE.

La plupart des articles ont mené une évaluation technique, pratique et plus rarement clinique (seulement 3), alors qu'aucune des études incluses ne rapporte une évaluation systématique de la portabilité, qui est tout à fait essentielle pour l'acceptation des utilisateurs. La plupart des études incluses décrivent seulement superficiellement comment attacher des capteurs sur le corps humain, bien que la façon dont ce placement est fait est très influente sur la précision et le confort du système.

Les stratégies visant à maximiser l'adhésion des utilisateurs comprennent la mise en oeuvre de routines d'étalonnage pour assurer la qualité des données, la surveillance du temps d'usure pour suivre l'utilisation des appareils et la fourniture de rétroaction opportune pour encourager l'usure constante.

Confidentialité des données, sécurité et considérations éthiques

À mesure que les technologies de détection recueillent des renseignements de plus en plus détaillés sur le mouvement, la fonction et l'état de santé des patients, il est primordial d'assurer la confidentialité et la sécurité des données.

Les systèmes de détection collectent souvent des flux de données continus qui peuvent révéler des informations sensibles sur les activités, les emplacements et les conditions de santé des patients. Des mesures de sécurité rigoureuses doivent protéger ces données contre l'accès non autorisé tout en permettant un partage approprié avec les fournisseurs de soins de santé et les chercheurs.

La transparence quant aux données recueillies, à leur utilisation et à qui y accédera renforce la confiance et soutient la prise de décisions éclairées par les patients et les familles.

Orientations futures et tendances émergentes

Le domaine de la réadaptation par capteurs continue d'évoluer rapidement, plusieurs tendances émergentes indiquant des développements futurs qui amélioreront davantage les capacités cliniques et les résultats pour les patients.

L'objectif de la présente étude est de suivre l'évolution des UTI portables, depuis leur utilisation dans des environnements supervisés en laboratoire et ambulatoires jusqu'à leur application pour la surveillance à long terme des mouvements humains dans des milieux naturalistes non supervisés. Quatre domaines d'application émergents ont été identifiés et synthétisés, à savoir les solutions de santé mobiles (notamment pour l'évaluation de la fragilité, du risque de chutes, des maladies neurologiques chroniques, et pour la surveillance et la promotion de la vie active), l'ergonomie professionnelle, la réadaptation et la téléréadaptation, et l'évaluation cognitive.

Les techniques avancées de gestion de l'énergie, comme l'échantillonnage adaptatif, les modes de faible puissance et les protocoles de communication des données efficaces, peuvent considérablement prolonger la durée de vie des batteries dans les appareils portables.

Les résultats de l'examen de la portée permettront de cerner les domaines d'intérêt essentiels pour faire progresser le domaine de la réadaptation augmentée par la technologie. Les résultats appuieront également l'élaboration d'un modèle longitudinal pour appuyer les résultats à long terme en matière de santé.

Ces études mettent toutefois en évidence certaines limites et domaines de recherche futurs, comme la vérification de la stabilité et de la faisabilité des prototypes, l'amélioration des méthodes de détection et de contrôle, l'amélioration de l'équilibre et des capacités de couple, et l'élargissement des populations visées pour assurer l'efficacité de ces dispositifs dans les milieux cliniques et gériatriques.

Intégration de capteurs multimodales

Les systèmes de capteurs futurs intégreront de plus en plus de multiples modalités de détection pour fournir une évaluation plus complète de la fonction du patient. La combinaison des données cinématiques des IMU avec l'activité musculaire des capteurs EMG, les données de force des capteurs de pression et les mesures physiologiques crée une image plus complète de l'état du patient et de la réponse au traitement.

La technologie de détection, notamment les montres intelligentes basées sur l'IMU, les semelles intérieures intelligentes et les systèmes multicapteurs, a considérablement transformé la surveillance de la santé, le suivi de la réadaptation et l'évaluation des risques de maladies. Ces appareils permettent un suivi continu et réel de la mobilité et de la santé fonctionnelle, en abordant les principales limites des évaluations cliniques traditionnelles.

Analyse avancée et intelligence artificielle

Les progrès continus de l'apprentissage automatique et de l'intelligence artificielle permettront d'analyser plus précisément les données des capteurs, de mieux prédire les résultats, de détecter plus tôt les complications et de personnaliser plus précisément les interventions, et de traduire les énormes quantités de données produites par les capteurs en données cliniques exploitables.

Ces appareils, y compris les capteurs basés sur l'IMU, les montres intelligentes et les systèmes multicapteurs, ont transformé la surveillance traditionnelle des démarche et des activités en permettant un suivi à distance non invasif des mouvements et de l'état de santé. L'intégration de l'analyse avancée, en particulier l'apprentissage automatique (ML), a encore amélioré leurs capacités diagnostiques et prédictives, en plaçant les capteurs portables comme outils clés en matière de santé numérique et de médecine de précision.

Amélioration de l'intégration avec les systèmes de santé

Les développements futurs seront axés sur une meilleure intégration des données des capteurs avec les dossiers de santé électroniques et les systèmes d'aide à la décision clinique.

Par exemple, l'Administration de la santé des anciens combattants (AVS) a été et continue d'être un chef de file dans le déploiement de solutions technologiques pour les soins de santé. Le bureau des Services de télésanté de l'AVS a été créé il y a plus de 20 ans et a mis au point l'infrastructure nécessaire pour appuyer les pratiques de réadaptation qui tirent parti de la surveillance à distance des patients pour éclairer les décisions en matière de soins.

Élargissement aux nouvelles populations cliniques

Bien que la recherche actuelle porte sur les populations adultes atteintes de maladies neurologiques et orthopédiques, les technologies de détection sont de plus en plus utilisées pour la réadaptation pédiatrique, les soins gériatriques et la gestion des maladies chroniques. La recherche et le développement continus de ces technologies de réadaptation sont nécessaires pour démontrer leur efficacité et optimiser leur intégration dans les programmes de réadaptation pédiatrique.

Meilleures pratiques pour la mise en œuvre des technologies de capteurs

Pour les cliniciens et les organismes de santé qui envisagent de mettre en place des technologies de détection dans les pratiques de réadaptation, plusieurs pratiques exemplaires peuvent favoriser l'adoption réussie et l'utilisation efficace.

Commencez par des objectifs cliniques clairs

La mise en oeuvre devrait commencer par des objectifs cliniques clairement définis que la technologie des capteurs aidera à atteindre. Que l'objectif soit d'améliorer la symétrie de la démarche, d'accroître l'observance de l'exercice ou de permettre la surveillance à distance, l'établissement de cibles spécifiques guide la sélection et les stratégies de mise en oeuvre de la technologie.

Faire participer les intervenants tôt

La participation des patients, des cliniciens et d'autres intervenants dès le début de la planification de la mise en oeuvre permet de s'assurer que certaines technologies répondent aux besoins réels et s'intègrent aux flux de travail existants.

Fournir une formation et un soutien adéquats

Les cliniciens et les patients ont besoin d'une formation appropriée pour utiliser efficacement les systèmes de détection.

Établir des protocoles clairs

L'élaboration de protocoles normalisés pour le placement des capteurs, la collecte de données, l'interprétation et la prise de décisions cliniques, fondés sur les données des capteurs, permet d'assurer une mise en oeuvre uniforme et de haute qualité chez les patients et les fournisseurs.

Surveiller les résultats et itérer

L'évaluation systématique des résultats cliniques, de la satisfaction des utilisateurs et des défis de mise en oeuvre favorise une amélioration continue.

Conclusion

Les technologies de détection ont fondamentalement transformé le génie de la réadaptation, fournissant des capacités sans précédent pour l'évaluation objective, la surveillance continue, l'intervention personnalisée et la prestation de soins à distance.

L'intégration des capteurs dans les pratiques de réadaptation répond aux limites de longue date des méthodes d'évaluation traditionnelles, fournissant des mesures objectives de la fonction du patient dans les milieux cliniques et réels. Les applications couvrent divers contextes de réadaptation, y compris la récupération des AVC, la réadaptation orthopédique, la gestion de la maladie de Parkinson, la formation en équilibre et la réadaptation cardiaque.

Malgré des progrès importants, des défis subsistent dans des domaines tels que la validation clinique, l'acceptation par les utilisateurs, la protection des données, l'intégration des systèmes de soins de santé et le remboursement.Pour surmonter ces obstacles, il faut une collaboration continue entre les ingénieurs, les cliniciens, les patients, les chercheurs et les décideurs.

En attendant, les nouvelles tendances, notamment l'intégration de capteurs multimodal, l'analyse avancée de l'intelligence artificielle, l'intégration améliorée des systèmes de soins de santé et l'expansion vers de nouvelles populations cliniques, promettent d'améliorer encore les capacités et l'impact de la réhabilitation basée sur les capteurs.

Pour les professionnels de la réadaptation, le fait de rester au courant des technologies des capteurs et de leurs applications constitue un aspect important de la pratique contemporaine. Comprendre les capacités, les limites et les utilisations appropriées des différents systèmes de capteurs permet aux cliniciens de prendre des décisions éclairées sur l'adoption et l'intégration des technologies.

L'intégration réussie des technologies de détection dans la pratique de la réadaptation dépend en fin de compte du maintien de l'accent mis sur les soins axés sur le patient, l'efficacité clinique et la mise en oeuvre pratique.

Pour plus d'information sur le génie de la réadaptation et les technologies d'assistance, visitez le Rehabilitation Engineering and Assistive Technology Society of North America (RESNA)[. Des ressources supplémentaires sur les technologies de capteurs portables peuvent être trouvées par l'intermédiaire de Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)[. Des lignes directrices cliniques et des pratiques fondées sur des données probantes sont disponibles auprès de American Physical Therapy Association.