Mouvements du membre supérieur chez les enfants hémiplégiques spastiques : analyse cinématique et électromyographique

RÉSUMÉ Les enfants avec une hémiplégie spastique présentent des troubles sensorimoteurs à un de leurs membres supérieurs qui limitent leur fonction, surtout dans le mouvement d’extension et de supination du coude. Une analyse quantitative et objective des mouvements de ces enfants est nécessaire pour comprendre les causes de cette limitation fonctionnelle au niveau du coude, et ainsi cibler les muscles atteints avec des traitements et thérapies spécifiques. Grâce aux mesures cinématiques et électromyographiques et à l’utilisation d’un modèle musculo-squelettique fiable et précis, l’objectif de ce mémoire est d’analyser le comportement du bras atteint et du bras non atteint des enfants avec une hémiplégie spastique, lors de mouvements d’extension/flexion et de pronation/supination du coude, en étudiant les limitations d’amplitude articulaire et l’activation musculaire relative à ces mouvements. 15 enfants avec une hémiplégie spastique (huit garçons, moyenne d’âge 8.7 ans, écart-type 2.2 ans) et 15 enfants avec un développement normal (neuf garçons, moyenne d’âge 9.3 ans écart-type 2.0 ans) ont participé à cette étude. Un système d’analyse 3D du mouvement T40S, VICON, Oxford) a enregistré la cinématique de 29 capteurs rétro-réfléchissants placés d’un seul côté du corps des enfants sur des repères anatomiques de la main, de l’avant-bras, du bras, de l’épaule et du thorax, à une fréquence d’acquisition de 100Hz. La position de ces marqueurs était définie par le modèle musculo-squelettique raffiné du membre supérieur utilisé. L’activation musculaire de six muscles responsables de l’extension (triceps brachii), de la flexion (biceps brachii, brachioradialis, brachialis), de la pronation (pronateurs teres et quadratus) et de la supination (biceps brachii) a été enregistrée avec un système d’électromyographie de surface sans fil (BTS Bioengineering, Milan, Italy). Les enfants ont réalisé plusieurs cycles de huit tâches distinctes randomisées : des mouvements d’extension/flexion et de pronation/supination maximales à trois fréquences de mouvement différentes (0.35Hz,0.50Hz, 0.65Hz), ainsi que deux mouvements multidimensionnels à la fréquence spontanément choisie par le participant (main-bouche et main-hanche). Les amplitudes articulaires maximales ainsi que des variables normalisées d’activation musculaire ont été calculées. En termes de résultats, l’étude montre que les mouvements d’extension/flexion et de pronation/supination du coude sont adaptés à un protocole d’étude des mouvements du membre supérieur des enfants hémiplégiques spastiques, car ils sont répétables. L’étude de paramètres musculaires normalisés a permis de mettre en évidence des différences entre le bras atteint des enfants hémiplégiques et les bras des enfants avec un développement normal.----------ABSTRACT Children with spastic hemiplegic cerebral palsy are restricted in their daily activities, specifically during the movements of elbow extension and supination, due to sensorimotor disorders at their involved upper limb. A quantitative and objective analysis of the movements of these children is required to understand the causes of elbow functional limitation at the elbow, and thus to target the affected muscles with specific treatments and therapies. Using kinematic and electromyographic measurements together with a reliable and accurate musculoskeletal model, the objective of this thesis is to analyze the behavior of the involved and non involved upper limbs of children with spastic hemiplegic cerebral palsy during elbow extension/flexion and pronation/supination movements and, in particular, to analyze the range of motion limitations and the muscle activation related to these movements. 15 children with spastic hemiplegic cerebral palsy (eight males, mean age=8.7 years, standard deviation=2.2 years) and 15 typically developing children (nine males, mean age=9.3 years, standard deviation=2.0 years) were recruited for this study. A 3D motion analysis system (T40S, VICON, Oxford) recorded the kinematics of 29 retro-reflective markers monolaterally placed on anatomical landmarks of the hand, forearm, arm, shoulder, and thorax. Their placement was defined according to the refined musculoskeletal model of the upper limb used for this study. The activation of superficial muscles responsible for extension (triceps brachii), flexion (biceps brachii, brachialis, brachioradialis), pronation (pronator teres, pronator quadratus) and supination (biceps brachii) was recorded using a wireless FREEEMG300 system (BTS, Milan, Italy). The participants performed consecutive cycles of eight distinct randomized tasks: maximum active extension/flexion and maximum active pronation/supination at three different movement frequencies (0.35Hz, 0.50Hz, 0.65Hz), and two multidimensional tasks consisting of hand-to-mouth and hand-to-back movements, at a self-chosen pace. Active ranges of motion and representative indicators of the muscle activation were computed. In terms of results, movements of elbow extension/flexion and pronation/supination are suitable for a study protocol of upper limb movements of children with spastic hemiplegic cerebral palsy, since they provide excellent kinematics repeatability. The normalized indicators of the muscle activation highlighted differences between the involved upper limb and the upper limbs of typically developing children. In particular, the impact of muscle activation on the limitation of extension and supination ranges of motion in the involved upper limb wa

Muscle volume quantification: guiding transformers with anatomical priors

Muscle volume is a useful quantitative biomarker in sports, but also for the follow-up of degenerative musculo-skelletal diseases. In addition to volume, other shape biomarkers can be extracted by segmenting the muscles of interest from medical images. Manual segmentation is still today the gold standard for such measurements despite being very time-consuming. We propose a method for automatic segmentation of 18 muscles of the lower limb on 3D Magnetic Resonance Images to assist such morphometric analysis. By their nature, the tissue of different muscles is undistinguishable when observed in MR Images. Thus, muscle segmentation algorithms cannot rely on appearance but only on contour cues. However, such contours are hard to detect and their thickness varies across subjects. To cope with the above challenges, we propose a segmentation approach based on a hybrid architecture, combining convolutional and visual transformer blocks. We investigate for the first time the behaviour of such hybrid architectures in the context of muscle segmentation for shape analysis. Considering the consistent anatomical muscle configuration, we rely on transformer blocks to capture the longrange relations between the muscles. To further exploit the anatomical priors, a second contribution of this work consists in adding a regularisation loss based on an adjacency matrix of plausible muscle neighbourhoods estimated from the training data. Our experimental results on a unique database of elite athletes show it is possible to train complex hybrid models from a relatively small database of large volumes, while the anatomical prior regularisation favours better predictions

Methodological development to analyze upper limb muscle disorders in children with unilateral spastic cerebral palsy : implications for associated therapies and treatments

Les enfants atteints de paralysie cérébrale unilatérale spastique ont un membre supérieur dont les mouvements sont dégradés. Un des symptômes en cause est la co-activation spastique, une activation excessive de certains muscles qui s’opposent au mouvement. En clinique, il n’existe pas d’outil pour distinguer quels muscles ont une activation pathologique. Les signaux électromyographiques, mesurés de façon non invasive, peuvent discriminer des activations musculaires pathologiques. Cependant, ils sont rarement mesurés au membre supérieur des enfants atteints de paralysie cérébrale, en raison d’obstacles méthodologiques et statistiques. Cette thèse aborde ces obstacles. Les signaux électromyographiques de muscles du membre supérieur ont été mesurés chez 63 enfants avec et sans paralysie cérébrale unilatérale spastique, dans le cadre de 5 études de recherche. Les 2 premières études ont consisté à détecter et caractériser les anomalies de commande musculaire chez les enfants avec une paralysie cérébrale, afin de cibler les paramètres électromyographiques pertinents. La 3ème étude a validé la mesure électromyographique au membre supérieur, en évaluant sa variabilité. Les 4ème et 5ème études ont appliqué la méthodologie développée à des problématiques cliniques : distinguer, pour chaque enfant, les muscles responsables des limitations de mouvements actifs ; évaluer les modifications d’activation musculaire à la suite de thérapies. Le développement méthodologique lié à ces études a permis d’évaluer la fiabilité de l’analyse électromyographique du membre supérieur, et a montré son fort potentiel pour le « diagnostic fonctionnel » des enfants atteints de paralysie cérébrale.Children with unilateral spastic cerebral palsy have restricted movement of one upper limb.One of the symptoms responsible for this limitation is spastic co-activation, which is an excessive activation from specific muscles opposing the movement. In clinical routine, no tool can detect which muscles have a pathological activation.Electromyographic signals, measured non-invasively, can discriminate pathological muscle activations.However, they are rarely measured at the upper limb of children with cerebral palsy, due to methodological and statistical difficulties. This thesis addresses these difficulties. Electromyographic signals of upper limb muscles were measured in 63 children with and without unilateral spastic cerebral palsy, as part of 5 research studies.The first two studies consisted in detecting and characterizing abnormal muscle activations in children with cerebral palsy, in order to target relevant electromyographic parameters. The third study validated the measure of upper limb electromyography, and evaluated its variability.Fourth and fifth studies applied the developed methodology to clinical problems: the distinction, for each child, of the muscles responsible for active movement restrictions; the evaluation of muscle activation modifications following a therapy.Methodological development associated with these studies assessed the reliability of upper limb electromyography, and showed its strong potential for the “functional diagnosis” of children with cerebral palsy

Développement méthodologique pour l'analyse des troubles de la commande du membre supérieur des enfants avec une paralysie cérébrale unilatérale spastique : implications pour les thérapies et traitements associés

Children with unilateral spastic cerebral palsy have restricted movement of one upper limb.One of the symptoms responsible for this limitation is spastic co-activation, which is an excessive activation from specific muscles opposing the movement. In clinical routine, no tool can detect which muscles have a pathological activation.Electromyographic signals, measured non-invasively, can discriminate pathological muscle activations.However, they are rarely measured at the upper limb of children with cerebral palsy, due to methodological and statistical difficulties. This thesis addresses these difficulties. Electromyographic signals of upper limb muscles were measured in 63 children with and without unilateral spastic cerebral palsy, as part of 5 research studies.The first two studies consisted in detecting and characterizing abnormal muscle activations in children with cerebral palsy, in order to target relevant electromyographic parameters. The third study validated the measure of upper limb electromyography, and evaluated its variability.Fourth and fifth studies applied the developed methodology to clinical problems: the distinction, for each child, of the muscles responsible for active movement restrictions; the evaluation of muscle activation modifications following a therapy.Methodological development associated with these studies assessed the reliability of upper limb electromyography, and showed its strong potential for the “functional diagnosis” of children with cerebral palsy.Les enfants atteints de paralysie cérébrale unilatérale spastique ont un membre supérieur dont les mouvements sont dégradés. Un des symptômes en cause est la co-activation spastique, une activation excessive de certains muscles qui s’opposent au mouvement. En clinique, il n’existe pas d’outil pour distinguer quels muscles ont une activation pathologique. Les signaux électromyographiques, mesurés de façon non invasive, peuvent discriminer des activations musculaires pathologiques. Cependant, ils sont rarement mesurés au membre supérieur des enfants atteints de paralysie cérébrale, en raison d’obstacles méthodologiques et statistiques. Cette thèse aborde ces obstacles. Les signaux électromyographiques de muscles du membre supérieur ont été mesurés chez 63 enfants avec et sans paralysie cérébrale unilatérale spastique, dans le cadre de 5 études de recherche. Les 2 premières études ont consisté à détecter et caractériser les anomalies de commande musculaire chez les enfants avec une paralysie cérébrale, afin de cibler les paramètres électromyographiques pertinents. La 3ème étude a validé la mesure électromyographique au membre supérieur, en évaluant sa variabilité. Les 4ème et 5ème études ont appliqué la méthodologie développée à des problématiques cliniques : distinguer, pour chaque enfant, les muscles responsables des limitations de mouvements actifs ; évaluer les modifications d’activation musculaire à la suite de thérapies. Le développement méthodologique lié à ces études a permis d’évaluer la fiabilité de l’analyse électromyographique du membre supérieur, et a montré son fort potentiel pour le « diagnostic fonctionnel » des enfants atteints de paralysie cérébrale

Ausbildung zum Rating-Analysten an der Universität Augsburg mit Einsatz spezieller Rating-Software

Ausbildung zum Rating-Analysten an der Universität Augsburg mit Einsatz spezieller Rating-Software / Thomas Berger ; Walburga Sarcher. - In: Rating-Software / Werner Gleissner ... - München : Vahlen, 2007. - S. 413-42

´Chemin de Saint-Jacques´ oder ´Chemin Saint-Jacques´

´Chemin de Saint-Jacques´ oder ´Chemin Saint-Jacques´ : Sprachl. zum Titel e. neuen Romans von Antonine Maillet. - In: Romanistik in Geschichte und Gegenwart. 3. 1997. S. 203-21

Analystenausbildung für das Mittelstandsrating

Analystenausbildung für das Mittelstandsrating. - In: Rating - Chance für den Mittelstand nach Basel II / Oliver Everling (Hrsg.). - Wiesbaden : Gabler, 2001. - S. 681-69

Qualifizierte Rating-Ausbildungen an der Universität Augsburg/ZWW

Qualifizierte Rating-Ausbildungen an der Universität Augsburg/ZWW : sinnvolle Ergänzung von Theorie und Praxis. - In: Finanzierung, Leasing, Factoring. 53. 2006. S. 260-26