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 deux groupes d’enfants : l’un bénéficiant de la réalité virtuelle, l’autre suivant un programme de rééducation classique.
  • Ce projet est en cours. Le jeu vidéo couplé à l’électromyographie a été développé et les premières inclusions de patients ont eu lieu à Marseille mi-2019.
  • L’intérêt de cette innovation serait double : permettre une réelle régulation entre les muscles de la cheville 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.

L’étude sera menée sur deux groupes d’enfants âgés de 2 à 10 ans- l’un bénéficiant de la réalité virtuelle pendant 4 semaines, l’autre suivant un programme de rééducation classique - dont on mesurera la diminution de l’hyperactivité des fléchisseurs plantaires (antagonistes), la diminution de la parésie des fléchisseurs dorsaux (agonistes) et la régulation entre eux. Cette étude en cross-over sera menée chez 15 enfants.

Etat d’avancement

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. En ce qui concerne le jeu contrôlé par EMG, avant de le commencer, l’utilisateur doit définir un certain nombre de  paramètres par exemple: audio, visualisation de score, nombre de joueurs, durée du jeu, taille et trajectoire des cibles, vitesse, nombre de capteurs pour fournir le biofeedback EMG,  contrôle musculaire.

Début 2020, 8 enfants étaient inclus dans le protocole d’évaluation clinique de ce dispositif.  

Perspectives

La régulation de l’activité des muscles de la cheville des enfants atteints de PC, pour lesquels ils présentent des difficultés, devrait améliorer leur marche, mais également éviter certaines déformations neuro-orthopédiques que l’on ne peut traiter aujourd’hui que par la chirurgie.

Pour aller plus loin

  • Vieira TM et al. Young, Healthy Subjects Can Reduce the Activity of Calf Muscles When Provided with EMG Biofeedback in Upright Stance. Front Physiol. 2016 Apr 29;7:158. Voir l'article

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