Projet REACTIVE
Développement d’un outil de rééducation pour les accidentés vasculaires cérébraux en réalité virtuelle
Partenaires
| LIFL (INRIA Lille) |
CEA-LIST |
Idées-3com |
Financement ANR |
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Objectifs du projet
L‘Accident Vasculaire Cérébral (AVC) est la première cause de perte d’autonomie en France (100 000 à 145 000 français(es)/an). La population âgée est la plus touchée, et les survivants souffrent de troubles moteurs souvent aggravés par des troubles cognitifs.
Par rapport à la pratique actuelle, la Réalité Virtuelle apporte les éléments suivants :
- caractère attrayant des exercices propice à la motivation du patient.
- mesure objective du comportement.
- gradation du niveau de difficulté et maîtrise et mesure du stimulus.
- individualisation du traitement tout en standardisant les protocoles.
- travail sur des tâches écologiquement valides, suffisamment complexes pour que la plasticité du cerveau puisse intervenir.
- apprentissage actif dans un environnement non dangereux..
Le projet REACTIVE avait donc pour objectif de développer un outil de rééducation à destination des patients cérébrolésés, cet outil étant basé sur l’utilisation des technologies de la réalité virtuelle (RV). L’idée principale était de coupler le travail moteur et le travail cognitif dans une mise en situation la plus écologique possible dans l’espoir d’améliorer le transfert des acquis, et de façon à simuler le travail à l’extérieur du domicile en toute sécurité.
Contribution Hopale
La Fondation Hopale portait ce projet et en assurait la coordination.
La Fondation Hopale a conçu divers environnements écologiques et les périphériques permettant d'interagir avec ces environnements virtuels. Ces environnements et périphériques, développés par les partenaires, permettent le travail cognitif (fonctions exécutives, héminégligence,...), et/ou le travail moteur (préhension, transferts d’appui,...).
- Dans le supermarché, le patient doit attraper et mettre dans son caddie les produits de la liste élaborée par le thérapeute.
- Dans le jardin public, le patient doit s’orienter et se déplacer en suivant un fléchage.
- Dans le verger, le patient peut cueillir les fruits, tailler les topiaires ou les rosiers.
- Dans l’animalerie, il sera amené à travailler sur des cibles en mouvement (poissons à apparier).
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Pour permettre une interaction avec ces environnements, des périphériques de jeux vidéos sont modifiés ou des périphériques dédiés sont créés. Les tâches de déplacement dans un environnement virtuel et de préhension d’objets virtuels deviennent possibles. Le réalisme est renforcé par l’ajout de retours d’effort et d’informations tactiles.
Résultats
L’architecture matérielle du projet repose sur un PC « patient » et un PC « thérapeute » en réseau, un vidéoprojecteur et un grand écran (4m x 3m). Le patient est placé face au grand écran et il interagit avec les environnements virtuels en utilisant des périphériques standards issus de jeux vidéo ou des périphériques dédiés.
Les scénarii retenus correspondent donc à des situations écologiques à l’extérieur du domicile, avec un grand nombre de variantes possibles. Ils permettent des actions de pointage, de classement (notion de catégorie), de rangement, d’appariement, de déplacement d’objet. Ils offrent la possibilité de faire varier les stimuli en densité, en forme, en couleur, en position (cibles alignées ou en désordre : travail des stratégies de lecture, de l’exploration visuelle), et permettent d’inclure des cibles en mouvement (impossible avec les exercices crayon/papier), de travailler le phénomène d’extinction (apparition simultanée de deux cibles) et d’intégrer des distracteurs (éléments perturbant l’attention) et des événements imprévus.
Sur le plan moteur, les environnements virtuels définis autorisent le travail de l’équilibre statique assis ou debout, le travail de la mise en charge et du report d’appui sur les membres inférieurs, ainsi que le travail de dissociation des ceintures. Pour les membres supérieurs, les scénarii incluent le travail de l’ampliation dans les plans horizontal, vertical et sagittal, le travail bilatéral symétrique, asymétrique, alterné et l’auto mobilisation.
Le principal défi lié au projet a été d’offrir aux patients la possibilité d’interagir dans les environnements virtuels de la façon la plus naturelle possible tout en prenant en compte leur degré de handicap. Nous avons donc mis en place un système de détermination de la sphère d’atteinte des mains du patient pour les mettre en relation avec l’espace de travail de l’environnement virtuel. L’ajustement de la sphère d’atteinte définit le degré de difficulté de l’exercice puis mesure la progression des patients au fil des séances de rééducation. Des solutions ont été proposées pour garantir la précision du pointage, supprimer la notion de clic de sélection et introduire le retour tactile sur les tâches de préhension.
L’intérêt de cet outil sur le plan clinique est manifeste. Les premiers essais montrent la capacité de l’outil à développer la motivation du patient pour le rendre plus actif dans sa rééducation. Il permet d’intégrer le travail moteur dans une activité ludique et de détourner ainsi l’attention des patients de la peur de la chute par exemple, ou encore de reports de poids douloureux. Tout comme le travail cognitif, le travail moteur est diversifié : travail de l’équilibre assis ou debout, report de poids, intégration du membre supérieur, travail mono ou bimanuel, manipulation d’outils… L’interface très simple retenue pour la capture des mouvements des mains est presque transparente et s’apparente à une interaction mains libres, très intuitive. Les applications sont variées, les options implémentées augmentent encore la liste des scénarii disponibles, et évitent ainsi la lassitude du patient ainsi que l’effet d’apprentissage. Ces options permettent également d’adapter le scénario au plus proche des capacités motrices et/ou cognitives du patient, en conservant la reproductibilité des bilans et d’adapter le niveau de difficulté à son évolution. Les mesures réalisées pendant les exercices permettent un feedback vers le patient et également une quantification de l’évolution des troubles cognitifs et moteurs. Les essais réalisés montrent également l’intérêt de cet outil pour d’autres pathologies que l’hémiplégie, telles que les amputés ou les tétraplégiques, qui n’étaient pas initialement visés par le projet. L’outil est également enrichissant dans la mesure où il couple le travail moteur et le travail cognitif, dans des situations écologiques (supermarché, jardin public,…), favorisant ainsi les transferts des acquis depuis la situation thérapeutique vers la vie réelle. Il permet en outre la mise en situation des patients dans un environnement virtuel hors de leur domicile en toute sécurité et sans déployer une logistique importante.
Les facteurs économiques n'ont malheureusement pas pu mener ce projet jusqu'à la commercialisation d'un produit. Grâce à ce projet, les équipes pluridisciplinaires de la Fondation ont toutefois pu capitaliser une expérience et un savoir-faire dans le domaine de la rééducation en réalité virtuelle. Cette expérience a été largement exploitée dans les projets ultérieurs.
Publications / Dissémination
D. Dréan, S. Bouilland, D. Nadalini , A. Baillet , J. Lozada , M. Wiertlewski , L. Grisoni ,G. Casiez , F. Giraud , J.-M. Flamant – REACTIVE : développement d’un outil de rééducation pour les accidentés vasculaires cérébraux en réalité virtuelle. – IRBM 32, pp 139-141, 2011.
