Les « serious games » contrôlés par l’activité musculaire permettent-ils d’améliorer la marche des enfants atteints de paralysie cérébrale ? Intérêt du feedback par électromyographie (EMG).

Par Marco Gazzoni et Christophe Boulay

Financement en 2017

Montant : 48 000 €
  • L’hyperactivité de certains muscles intervenant dans le mouvement du pied ainsi que la parésie d’autres muscles jouent un rôle dans les capacités de marche des enfants PC et la survenue de déformations du pied.
  • L’objectif de ce projet est de développer un jeu vidéo qui, couplé à l’électromyographie, va aider les enfants atteints de PC à mieux contrôler les muscles de la cheville. Cette approche sera évaluée chez des enfants présentant une paralysie cérébrale unilatérale.
  • Le jeu développé a évalué l’activité des muscles antagonistes et agonistes de la cheville séparément et alternativement. Après 8 séances de jeux, chez 30 enfants hémiparétiques âgés de 7,5 ans en moyenne, les 1ers résultats ont montré une diminution significative de la parésie des fléchisseurs dorsaux (agonistes) une augmentation de la dorsiflexion passive et active de la cheville et une augmentation de l’extensibilité des fléchisseurs plantaires (antagonistes).
  • Ce jeu innovant ouvre de nouvelles perspectives : permettre une réelle régulation entre les muscles de la cheville avec une meilleure balance entre muscles antagonistes et agonistes qui potentiellement briserait le cercle vicieux conduisant à des déformations et favoriser la mobilisation des enfants vis-à-vis de leur rééducation par son caractère ludique
Technologie

L'équipe

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Dr Marco GAZZONI

Ce projet est porté par Marco GAZZONI, responsable du laboratoire d’Ingénierie du système neuromusculaire, au département d’Electronique et de Télécommunications de l’Institut Polytechnique de Turin (Italie) et par Christophe BOULAY, médecin de médecine physique et de réadaptation au service de Neurologie pédiatrique du Centre de Référence des maladies neuromusculaires de l'enfant, au CHU Timone Enfants, Marseille (France).

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Dr Christophe Boulay

Leurs expertises principales sont, respectivement, le développement de techniques d’électromyographie non invasive, et les maladies neuromusculaires, la paralysie cérébrale, avec l’évaluation d’approches thérapeutiques chez des enfants lourdement handicapés.

Contexte

L’hyperactivité musculaire, dont la spasticité (mais pas de façon exclusive), est un problème majeur chez les enfants atteints de paralysie cérébrale (PC). En particulier, l’hyperactivité des muscles fléchisseurs plantaires associée à la parésie des muscles fléchisseurs dorsaux de la cheville a un rôle clé dans les déformations précoces du pied et peut hypothéquer les capacités futures de marche. Une meilleure régulation de ces muscles entre eux d’une part permettrait d’améliorer la marche, et d’autre part éviterait les déformations neuro-orthopédiques du pied, avec comme effet possible de retarder ou éviter la chirurgie.

Objectifs et méthodologie

Avec les « serious games », l’équipe du Pr. Gazzoni veut combiner le savoir scientifique à l’instinct de jeu des enfants pour créer un outil ludique de rééducation sur smartphone ou tablette. L’équipe a déjà mis au point un petit appareil très léger qui mesure l’augmentation de l’activité électrique du muscle en fonction de sa contraction (électromyographie, EMG) et transmet cette information au smartphone ou à la tablette. L’objectif est maintenant de développer un jeu qui va aider les enfants atteints de PC à réduire l’hyperactivité de certains muscles intervenant dans le mouvement du pied (notamment les fléchisseurs plantaires) et à diminuer la parésie des autres muscles.

A la différence des programmes habituels de rééducation qui visent uniquement à diminuer l’hyperactivité des muscles spastiques, l’option choisie a l’avantage :

  • d’agir directement à partir du signal EMG au niveau de la régulation entre muscles agonistes et antagonistes
  • d’être attractif et, de ce fait, d’avoir un fort potentiel de stimulation, d’intérêt pour les enfants et d’observance du traitement.

30 enfants hémiparétiques seront inclus et répartis en 2 groupes : le 1er groupe (n=15) aura une période « kinésithérapie seule » pendant le 1er mois puis une période « kinésithérapie + serious games » pendant le 2ème mois. Le 2ème groupe (n=15) aura d’abord une période « kinésithérapie + serious games » pendant le 1er mois puis la séquence « kinésithérapie seule » pendant le 2ème mois. Ainsi tous les enfants continueront leurs soins habituels de kinésithérapie et tous bénéficieront des « serious games ». Chaque enfant sera comparé à lui-même entre la période où il aura seulement eu la séquence « kinésithérapie seule » et la séquence « kinésithérapie + serious games ». Au début de l’étude, à la fin du 1er mois et du 2ème mois les muscles agonistes et antagonistes et les paramètres cinétiques de la marche seront évalués.

Etat d’avancement et résultats

Le jeu vidéo contrôlé par l’EMG a été développé en Italie par l’équipe du Pr Gazzonni. Une interface a été développée afin d’acquérir et d’analyser les signaux électromyographiques permettant de contrôler le jeu vidéo. Le jeu évalue l’activité des antagonistes et des agonistes séparément ou alternativement. Pour cela les enfants devaient contrôler le mouvement d’un hélicoptère (ou d’une abeille vers le haut et vers le bas afin de toucher des étoiles (ou des fleurs) et ce par l’activation sélective du muscle tibial antérieur (monter) ou du muscle gastrocnemien (descendre).

30 enfants hémiparétiques, âgés de 7,5 ans en moyenne ont été inclus dans l’étude. Ils ont bénéficié de 8 séances de serious games (2 séances par semaine pendant 4 semaines). Chaque séance consistait en 10’ d’activation des agonistes, 10 ‘ des antagonistes et 10’ alternant agonistes et antagonistes.

Les premiers résultats de cette étude, présentés en 2022 au congrès de l’ESMAC et au congrès de la SOFMER, montrent une diminution significative de la parésie des fléchisseurs dorsaux (agonistes), une augmentation de la dorsiflexion passive et active de la cheville et une augmentation de l’extensibilité des fléchisseurs plantaires (antagonistes). Il est noté également une diminution de la myopathie spastique et de la spasticité générale et une augmentation de la vitesse de marche.

Perspectives

Ce jeu innovant ouvre de nouvelles perspectives : permettre une réelle régulation entre les muscles de la cheville avec une meilleure balance entre muscles antagonistes et agonistes qui potentiellement briserait le cercle vicieux conduisant à des déformations et favoriser la mobilisation des enfants vis-à-vis de leur rééducation par son caractère ludique.

Pour aller plus loin

Serious games, activité musculaire, biofeedback, électromyographie, rééducation, marche, hyperactivité musculaire, parésie.