Instrument mécatroniques et développement moteur

Par Francesca Cecchi

Financement en 2010

Montant : 25 000€
  • L’hémiplégie est la forme la plus fréquente de paralysie cérébrale chez les enfants nés à terme, généralement diagnostiquée après la première année de vie. L’application de nouvelles stratégies d’intervention dès les premières semaines de vie pourrait guider le développement moteur et permettre un meilleur résultat fonctionnel.
  • L’objectif de ce projet était la mise au point, le développement et la validation d’instruments mécatroniques, en particulier un "petit gymnase" pour enfants, composé d’un set de jouets sensoriels destinés à évaluer et à stimuler les membres supérieurs de nouveau-nés âgés de trois à neuf mois.
  • La principale application du système développé sera son utilisation à titre diagnostique dans les centres spécialisés dans le développement de l’enfant, car il permet de mesurer la fonction manuelle des enfants. Ce système pourra également être utilisé pour une rééducation précoce des enfants que ce soit dans des centres spécialisés ou à domicile. Le projet européen Caretoy « A Modular Smart System for Infants’ Rehabilitation At Home based on Mechatronic Toys » est la suite de ce projet.
Technologie

L'équipe

Francesca Cecchi

Ce projet de recherche a été mené par Francesca Cecchi (Scuola Superiore Sant’Anna, PONTEDERA, Italie) sous la direction du Pr Paolo Dario. Francesca Cecci, docteur en Bio-robotique est la chef de projet du projet européen Caretoy.

Contexte

L’hémiplégie est la forme la plus fréquente de paralysie cérébrale chez les enfants nés à terme, généralement diagnostiquée après la première année de vie. Des études ont montré que le processus de réorganisation cérébrale est activité-dépendant et que le pronostic se joue au cours de la première année de vie. L’application de nouvelles stratégies d’intervention dès les premières semaines de vie pourrait guider le développement moteur et permettre un meilleur résultat fonctionnel.

Le développement d’instruments mécatroniques (intégrant en synergie la mécanique, l’électronique, l’automatique et l’informatique dans leur conception et leur fabrication) pourrait être utile pour mesurer objectivement un éventuel appauvrissement moteur et la sensibilité aux thérapies en conditions écologiques.

Objectifs et Méthodologie

L’objectif de ce projet était la mise au point, le développement et la validation d’instruments mécatroniques, en particulier un "petit gymnase" pour enfants, composé d’un set de jouets sensoriels destinés à évaluer et à stimuler les membres supérieurs de nouveau-nés âgés de trois à neuf mois. Plus particulièrement, l’objectif était d’évaluer les actions d’agrippement (grasping) des nouveau-nés en termes de typologie de prise et de force exercées.

Il était prévu de

  • tester le système d’un point de vue d’ingénierie et d’acceptabilité par les enfants
  • définir de nouveaux standards en termes de stratégie de manipulation et force de prise chez des nouveaux-nés à développement typique
  • valider le système comme instrument de diagnostic pour les nouveau-nés à risque d’hémiplégie.

Résultats

Un nouveau jouet en forme de fer à cheval permettant de mesurer l’action des deux mains d’enfants de six à neuf mois a été développé, ainsi qu’un nouveau module du petit gymnase. Celui-ci est composé de cinq écrans montrant en alternance des images et des visages différents, et d’un dispositif permettant de suivre et de mesurer l’attention de l’enfant ainsi que les mouvements de l’œil.

Les actions de grasping (uni et bi-manuel) sur trois objets placés centralement ou latéralement (du même côté ou du côté opposé à la main) ainsi que la force exercée ont été évalués dans une étude longitudinale portant sur 10 enfants à développement typique, suivis toutes les deux semaines entre les âges de quatre et neuf mois. Cette étude a montré une bonne acceptation du système par les enfants. Il existe une augmentation significative de la force d’agrippement uni-manuelle entre la 18° et la 30° semaine suivie par une période stable jusqu’à la 41° semaine. Une tendance à jouer précocement avec les deux mains pour les objets placés centralement ou latéralement a été également observée.

Apports et perspectives

Les travaux de Francesca Cecci se sont poursuivis avec notamment l’évaluation de ce petit gymnase chez les enfants à risque d’hémiplégie. Faisant suite à ces travaux, un projet européen Caretoy sous la responsabilité du Pr G. Cioni a été lancé. 

La principale application du système développé sera son utilisation à titre diagnostique dans les centres spécialisés dans le développement de l’enfant, car il permet de mesurer la fonction manuelle des enfants. Ce système pourra être également utilisé pour une rééducation précoce des enfants, que ce soit dans des centres spécialisés ou à domicile.

Pour aller plus loin

Serio S.M., Cecchi F. Member, IEEE, Assaf T., Laschi C. Member, IEEE, Dario P. Fellow, IEEE, “Design and development of a sensorized wireless toy for measuring infants’ manual actions”, IEEE/ASME Transactions on Neural systems and rehabilitation Engineering, 2013 May;21(3):444-53 Voir l'article

 

 

G. Sgandurra, F. Cecchi, S.M. Serio, M. Del Maestro, C. Laschi, P. Dario, G. Cioni, “Longitudinal study of unimanual actions and grasping forces during infancy”, Infant Behavior and Development, Vol. 3 Issue 2/ 2012, pp205–214 Voir l'article

 

Pour en savoir plus sur le projet Caretoy : www.caretoy.eu