Évaluation de la résistance musculaire à l’étirement des patients avec LabVIEW au CHU de Lille

Author(s):
Alain Turlure - Institute de Technologie Medicale

Industry:
Life Science, Research, Medical/ Medical Instrumentation

Products:
Data Acquisition, LabVIEW, Multifunction DAQ

The Challenge:
Recueillir et analyser les informations provenant d’un dynamomètre isocinétique pour évaluer les résistances à l’étirement d’un système musculo-articulaire.

The Solution:
Mettre en oeuvre un système d’acquisition, d’analyse et de visualisation des données.

L’Institut de Technologie Médicale (ITM) fait partie du Centre Hospitalier Universitaire de Lille. Le service de Médecine Physique pour Réadaptation du professeur Thévenon possède un dynamomètre isocinétique permettant d’évaluer les articulations du corps humain : genou, cheville, épaule, avant-bras, poignet, coude, hanche, tronc. Il est utilisé pour étudier les résistances à l’étirement des muscles de patients atteints d’hypertonie ou de myopathie. Lorsque les résistances à l’étirement des muscles sont diminuées par la maladie, l’appareil ne donne pas une bonne précision des mesures car les valeurs, faibles, se trouvent noyées dans un bruit de fond important. Le service de Médecine Physique pour Réadaptation a fait appel à l’ITM pour mettre en oeuvre un système permettant de mesurer les signaux faibles.

Mise en oeuvre
Le système de mesure mis en place ne pilote pas le dynamomètre mais analyse les données provenant de l’appareil pour les interpréter, les filtrer et les présenter. Une carte d’acquisition de données AT-MIO-16, placée dans un PC, permet de recueillir les signaux biomécaniques issus du dynamomètre, via un amplificateur isolé pour la sécurité des patients. Ces signaux sont au nombre de trois : la direction qui indique le sens de l’articulation à évaluer (flexion ou extension pour un genou), la position angulaire du dynamomètre et le couple qui est la mesure de la force de réponse du patient. Dans certains cas, on souhaite corréler ces signaux avec les signaux électromyographiques (E.M.G.) caractéristiques de l’activité électrique du groupe musculaire. Six électrodes, placées sur les muscles, sont alors acquises en différentiel sur trois entrées analogiques de la carte d’acquisition.

Lorsque le couple est faible (muscle diminué par la maladie), il est noyé dans le bruit électronique. Pour extraire l’information de couple, nous utilisons des filtres numériques logiciels dont les différents paramètres (fréquence de coupure, ordre, type de filtres) sont calculés automatiquement en respectant les calculs théoriques. Ce filtrage nous permet de mesurer avec une bonne précision des signaux faibles jusqu’à 0,6 N m alors que l’appareil seul ne peut pas mesurer des signaux en dessous de 3,5 N m.

Mode opératoire
Dans le mode assisté actif du dynamomètre, l’opérateur entre les données de réglage de la machine pour un protocole d’examen choisi. La machine enregistre les paramètres et se règle en fonction de ces coordonnées. L’opérateur utilise ensuite l’ordinateur transportable équipé de LabVIEW. Il entre les informations correspondant aux réglages de la machine : nom du patient, articulation à évaluer, angle maximal pour le dynamomètre selon l’articulation à tester (butées anatomiques), vitesse de déplacement en °/sec, 0 anatomique correspondant à la position de repos de l’articulation, etc. Puis, il démarre l’acquisition qui va générer un fichier contenant les signaux biomécaniques et EMG.

À l’issue de l’acquisition, l’opérateur charge le fichier enregistré. En fonction de la direction et du couple, on déduit si l’articulation est en extension moteur ou résistante, ou en flexion moteur ou résistante. Les quatre graphes résultants affichent le couple (force de réponse du patient) en fonction de la position angulaire du dynamomètre. Pour quantifier le travail, on sélectionne une zone sur le graphe et on calcule différents paramètres : travail total, puissance totale, amplitude angulaire et ratio d’endurance.

Pourquoi LabVIEW ?
Nous utilisons LabVIEW depuis 1996 et nous apprécions particulièrement la rapidité et la facilité de développement qui nous permettent de nous concentrer sur notre application plutôt que sur la programmation. Les différentes fonctions d’analyse (FFT, filtrages...) prêtes-à-l’emploi nous font gagner un temps précieux. Cette application était initialement prévue dans un cadre de recherche pour des évaluations sur les genoux. Les résultats sont si satisfaisants que nous avons étendu l’application afin qu’elle puisse gérer toutes les articulations.

Octobre 2000

Author Information:
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Alain Turlure
Institute de Technologie Medicale
C.H.R.U.- Pavillon Vancostenobel
Lille CEDEX 59037
FR
Tel: 03 20 44 67 42

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