Configuration pour l’évaluation quantitative du mouvement et de l’activité musculaire lors d’un test virtuel modifié en boîte et en bloc

Le mouvement est la façon dont nous interagissons avec le monde. Bien que les activités quotidiennes telles que prendre un verre d’eau ou se rendre au travail à pied puissent sembler simples, même ces mouvements reposent sur une signalisation complexe entre le système nerveux central, les muscles et les membres¹. En tant que tels, l’indépendance personnelle et la qualité de vie sont fortement corrélées au niveau de la fonction des membres^{d’un individu 2,3}. Les lésions neurologiques, comme les lésions de la moelle épinière (LME) ou les lésions des nerfs périphériques, peuvent entraîner des déficits moteurs permanents, diminuant ainsi la capacité d’exécuter même les activités simples de la vie quotidienne ^4,5. Selon l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux, plus de 100 millions de personnes aux États-Unis souffrent de déficits moteurs, l’accident vasculaire cérébral étant l’une des principales causes ^6,7,8. En raison de la nature de ces blessures, les patients nécessitent souvent des soins prolongés dans lesquels une évaluation motrice quantitative et un traitement à distance peuvent être bénéfiques.

Les pratiques actuelles de traitement des troubles du mouvement nécessitent souvent une évaluation clinique initiale et continue de la fonction par l’observation d’experts formés tels que des physiothérapeutes ou des ergothérapeutes. Les tests cliniques standard validés nécessitent souvent des professionnels formés pour les administrer, avec des contraintes de temps spécifiques et une notation subjective de mouvements prédéfinis ou de tâches fonctionnelles. Cependant, même chez les individus en bonne santé, des mouvements identiques peuvent être accomplis avec des combinaisons variables d’angles articulaires. Ce concept est appelé redondance musculo-squelettique.

Les tests cliniques fonctionnels ne tiennent souvent pas compte de la redondance individuelle sous-jacente à la variabilité inter-sujets. Pour les cliniciens comme pour les chercheurs, la distinction entre la variabilité normale causée par la redondance et les changements pathologiques dans le mouvement reste un défi. Les évaluations cliniques standardisées effectuées par des évaluateurs bien formés utilisent des systèmes de notation à faible résolution pour réduire la variabilité entre les juges et améliorer la validité des tests. Cependant, cela introduit des effets de plafond, réduisant ainsi la sensibilité et la validité prédictive pour les sujets qui peuvent avoir de légers déficits de mouvement ^9,10. De plus, ces tests cliniques ne permettent pas de différencier si les déficits sont causés par la mécanique corporelle passive ou la coordination musculaire active, ce qui peut être important lors du diagnostic initial et lors de la conception d’un plan de réadaptation spécifique au patient. Des essais cliniques randomisés ont révélé une efficacité incohérente des plans de traitement formulés sur la base des preuves fournies par ces essais cliniques 11,12,13. Plusieurs études ont souligné la nécessité de disposer de mesures cliniques quantitatives et conviviales qui pourraient être utilisées pour guider la conception des interventions futures^14,15.

Dans des études précédentes, nous avons démontré la mise en œuvre de l’évaluation automatisée du mouvement à l’aide de dispositifs de capture de mouvement grand public facilement disponibles dans la déficience du bras après un AVC, ainsi que l’évaluation de la fonction de l’épaule après une chirurgie thoracique chez les patientes atteintes d’un cancer du sein^16,17. De plus, nous avons montré que l’utilisation des moments articulaires actifs pour estimer les moments musculaires de mouvements actifs spécifiques est une mesure plus sensible des déficits moteurs après un AVC par rapport aux angles articulaires¹⁸. La capture de mouvement et l’électromyographie de surface (EMG) peuvent donc être d’une importance cruciale dans l’évaluation des patients diagnostiqués comme asymptomatiques par les tests cliniques standard, mais qui peuvent toujours éprouver des difficultés de mouvement, de la fatigue ou de la douleur. Cet article décrit un système qui pourrait permettre une caractérisation détaillée et quantitative du mouvement lors d’essais cliniques standard pour le développement futur de méthodes d’évaluation et de réadaptation à domicile chez les populations de patients souffrant de troubles du mouvement.

La réalité virtuelle (VR) peut être utilisée pour construire une expérience utilisateur immersive tout en modélisant les tâches quotidiennes. En règle générale, les systèmes de RV suivent les mouvements de la main de l’utilisateur pour permettre des interactions simulées avec l’environnement virtuel. Le protocole que nous décrivons ici utilise des produits de RV grand public pour la capture de mouvement afin de quantifier l’évaluation des déficits moteurs, à l’instar d’autres études démontrant l’utilisation de manettes de jeux vidéo standard dans l’évaluation quantitative de la déficience après un accident vasculaire cérébral ou une chirurgie de l’épaule^16,17. De plus, l’EMG est une mesure non invasive de l’activité neuronale sous-jacente à la contraction musculaire¹⁹. En tant que tel, l’EMG peut être utilisé pour évaluer indirectement la qualité du contrôle neuronal du mouvement et fournir une évaluation détaillée de la fonction motrice. Les lésions musculaires et nerveuses peuvent être détectées par EMG, et des troubles tels que la dystrophie musculaire et la paralysie cérébrale sont couramment surveillés à l’aide de cette technique^20,21. De plus, l’EMG peut être utilisé pour suivre les changements dans la force musculaire ou la spasticité, qui peuvent ne pas être évidents dans les évaluations cinématiques^22,23, ainsi que la fatigue et la coactivation musculaire. De tels paramètres sont essentiels pour évaluer les progrès de la réadaptation 23,24,25.

Le paradigme expérimental décrit ici cherche à tirer parti d’une combinaison de RV et d’EMG pour remédier aux limites des outils d’évaluation clinique traditionnels. Ici, les participants ont été invités à effectuer une tâche Box and Block (BBT)²⁶ modifiée à l’aide d’objets réels et en VR. La TCB standard est un outil clinique utilisé dans l’évaluation générale de la fonction macroscopique des membres supérieurs, dans lequel on demande aux sujets de déplacer autant de blocs de 2,5 cm que possible d’un compartiment, par-dessus une cloison, à un compartiment adjacent en une minute. Bien qu’elles soient souvent utilisées pour évaluer de manière fiable les déficits chez les patients ayant subi un AVC ou d’autres affections neuromusculaires (par exemple, parésie des membres supérieurs, hémiplégie spastique), des données normatives ont également été rapportées pour des enfants et des adultes en bonne santé, âgés de 6 à 89²⁶ ans. Une évaluation virtuelle du mouvement est utilisée pour simuler les aspects fonctionnels du test clinique validé effectué dans la vie réelle. La RV est utilisée ici pour réduire le matériel requis tout en permettant la fourniture d’instructions standardisées et de notation programmée et automatisée. Ainsi, une surveillance constante par des professionnels formés ne serait plus nécessaire.

La TBC de cette étude a été simplifiée pour se concentrer sur la capture de l’atteinte et de la saisie d’un bloc à la fois qui apparaît au même endroit. Cela a permis de maximiser la reproductibilité des mouvements et de minimiser la variabilité inter-sujets dans les données enregistrées. Enfin, les casques de réalité virtuelle peuvent être achetés pour aussi peu que 300 $ et ont le potentiel d’héberger plusieurs évaluations. Une fois programmés, cela réduirait considérablement les coûts associés à l’évaluation professionnelle typique et permettrait une accessibilité accrue de ces tests cliniques standard et validés dans des contextes cliniques et à distance/à domicile.