Defensa de la tesis de Gaëtan Courtois

La hemiplejia, causada principalmente por un ictus, provoca un déficit motor y/o sensorial en un lado del cuerpo, lo que dificulta o incluso imposibilita la marcha. Para ayudar a los pacientes hemipléjicos a recuperar su capacidad de andar, los terapeutas recomiendan ejercicios específicos en las primeras fases de la rehabilitación, que implican a las articulaciones de la extremidad inferior paralizada. Dado el aumento de los accidentes cerebrovasculares, el número limitado de terapeutas y la necesidad de intensificar la rehabilitación, es necesario identificar soluciones de rehabilitación complementarias.

En la actualidad, los exoesqueletos para miembros inferiores en rehabilitación se centran principalmente en la repetición de los ciclos de la marcha, pero no ofrecen ejercicios diversificados y adaptados a los pacientes hemipléjicos, del mismo modo que los que se practican en los centros de rehabilitación. El objetivo general, en el que se enmarca este trabajo de investigación, es desarrollar un exoesqueleto de reeducación de la marcha para el paciente hemipléjico grave, que pretenda cubrir esta carencia identificada.

Este trabajo de investigación pretende identificar los medios mecatrónicos y desarrollar las leyes de control para asistir la movilización del miembro inferior del paciente hemipléjico en el plano sagital. Las elecciones y los desarrollos realizados se basan en una síntesis de elementos biomecánicos, relativos al aparato locomotor y al ciclo de la marcha, y de rehabilitación, tanto convencional como robótica. Resulta que el exoesqueleto debe satisfacer tres restricciones principales: debe ser ergonómico y garantizar la seguridad del paciente y del terapeuta; debe proporcionar un par motor adecuado para asistir al miembro inferior del paciente en sus movimientos; y debe ofrecer una modulación de la asistencia con el fin de favorecer la participación activa del paciente y favorecer así su recuperación.

El exoesqueleto debe ser capaz de proporcionar un par motor adecuado para asistir al miembro inferior del paciente en sus movimientos; y debe ofrecer una modulación de la asistencia con el fin de favorecer la participación activa del paciente y favorecer así su recuperación.

Para responder a estas limitaciones, se proponen los medios mecatrónicos (sistema de actuación e instrumentación) de un primer prototipo de exoesqueleto accionado desde la cadera, así como el sistema de control asociado. Los medios mecatrónicos comprenden: un motor de corriente continua sin escobillas, un reductor de ondas de deformación, un codificador inductivo a la salida del motor y un sensor de par a la salida del reductor. El sistema de control desarrollado se basa en una ley de control híbrida que permite la transición entre una ley de control basada en un modelo de impedancia lineal con parámetros constantes, dedicado a la transparencia, y una ley de control basada en un modelo de impedancia con parámetros de rigidez y amortiguación variables, que permite modular la asistencia en tiempo real en función de la participación del paciente en la realización de las tareas.

Las leyes de control de impedancia utilizadas calculan el par de asistencia necesario en función de una trayectoria de referencia. Se proponen algoritmos de generación de trayectorias en línea, para reproducir una trayectoria cercana a las seguidas por un terapeuta durante las tareas de rehabilitación. Estos algoritmos se utilizan para generar trayectorias de referencia para tres tareas de rehabilitación definidas para su uso con el exoesqueleto: una tarea de flexión-extensión de cadera; una tarea cadenciosa de flexión-extensión de cadera; y una tarea de repetición del ciclo de la marcha. Las trayectorias generadas por los algoritmos obtenidos en simulación son comparables con las mediciones obtenidas experimentalmente en media docena de sujetos asintomáticos manipulados por un fisioterapeuta durante la realización de las tareas de rehabilitación propuestas.

Trayectorias de referencia.

Todos los desarrollos (sistema de actuación, sistema de control y generación de trayectorias) han sido validados experimentalmente en un banco de pruebas, lo que permite plantear futuros ensayos en sujetos. Una de las perspectivas es desarrollar el sistema de control para un segundo prototipo actuado a nivel de cadera y rodilla, que permita repetir el ciclo de la marcha.

Sistema de control y generación de trayectorias.

Exoesqueleto de miembro inferior, exoesqueleto de rehabilitación, generación de trayectoria en línea, comando de asistencia según necesidad, sistema de actuación.

Relatores:
BABEL, Marie, Professeur des Universités, IRISA, INRIA Rennes - Bretagne Atlantique Campus Universitaire de Beaulieu.
MOHAMMED, Samer, Catedrático de Universidad, LISSI, Université de Paris-Est Créteil.

Examinadores:
BOURHIS, Guy, Professeur des Universités, LCOMS, Université de Lorraine.

Supervisor de tesis:
PUDLO, Philippe. University Professor, LAMIH, CNRS, UMR 8201, Université Polytechnique Hauts-de-France.

Supervisor de tesis:
PUDLO, Philippe.

Co-supervisores:
DEQUIDT, Antoine. Profesor asociado, LAMIH, CNRS, UMR 8201, INSA Hauts-de-France.
BONNET, Xavier. Profesor titular, IBHGC, Arts et Métiers Paristech.

Invitados:
DEHAIL, Patrick. Professeur des Universités - Praticien Hospitalier, Centre Hospitalier Universitaire de Bordeaux
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