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Responsable(s) Rachid Aissaoui

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Rachid Aissaoui


PLAN DE COURS

Automne 2021
GTS504 : Introduction à l'ingénierie de la réadaptation (3 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 50,0 % 50,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Au terme de ce cours, l’étudiant pourra appliquer les principes du génie biomédical aux domaines du design et du développement des orthèses et des prothèses ainsi que des systèmes de positionnement et des aides techniques.

Système musculosquelettique. Électromyographie. Locomotion humaine. Locomotion en fauteuil roulant. Systèmes intelligents dans le domaine de l'ingénierie de la réadaptation. Contrôle des systèmes intelligents.

Séances de laboratoire réalisées en simulation et en expérimentation utilisant les systèmes 3D d'analyse du mouvement et de la posture, les plaques dynamométriques, les capteurs de forme et de pression.




Objectifs du cours

Le but de ce cours est d’appliquer les principes du génie biomédical dans le domaine du de l'évaluation du design et du fonctionnement des orthèses, prothèses ainsi, des systèmes de positionnement et des aides techniques. Les objectifs du cours sont de se familiariser avec le système musculo-squelettique, l’accélérométrie, l’électromyographie, la locomotion humaine, la locomotion en fauteuil roulant. Les systèmes intelligents dans le domaine de l’ingénierie de la réadaptation seront revus. Le contrôle des systèmes intelligents sera abordé. Des laboratoires seront réalisés en simulation et en expérimentation utilisant les systèmes 3D d'analyse du mouvement et de la posture, les plaques dynamométriques les capteurs de forme et de pression.

  • Introduire les concepts de base d’une chaine d’acquisition de mesure dans le domaine biomédical (échantillonnage, conditionnement et traitement des signaux, sensibilité, précision, résolution) et leurs applications dans le domaine de la réadaptation
  • Connaître et comprendre le principe de fonctionnement des appareils suivants : système d’analyse du mouvement basés sur des caméras vidéo et caméras infrarouges, système à ultrasons, système électromagnétique, bras articulés.
  • Estimer les paramètres cinématiques du mouvement : déplacement, vitesse et accélérations linéaires et angulaires (technique de filtrage et lissage des signaux de déplacements). Application à la locomotion, le transfert assis-debout et la propulsion en fauteuil roulant.
  • Connaître et comprendre les principes des outils dynamométriques (plate-forme statique et dynamique). Mesure des forces externes et estimation du centre de pression durant les activités de locomotion, de posture assise et de propulsion.
  • Connaître et comprendre les systèmes de mesure de pression. Indice de risque et viabilité des tissus mous. Évaluation des aides techniques à la posture et à la mobilité.
  • Connaître et comprendre les principes de bases de l’électromyographie de surface.
  • Connaître et comprendre le principe de base de la dynamique inverse quant à l’estimation des forces agissantes sur les articulations segmentaires. Application au design des prothèses ainsi que le fauteuil roulant manuel.

 




Stratégies pédagogiques

39 heures de cours

24 heures de laboratoires (LA PRÉSENCE AUX SIMULATION DE LABORATOIRES ET AUX SÉCANCES MATLAB EST OBLIGATOIRE)

Trois heures de cours magistral par semaine. De nombreuses applications seront étudiées en classe pour permettre aux étudiants de bien assimiler la théorie et les techniques présentées au cours.

Trois heures de laboratoire par semaine pour appliquer la théorie étudiée.




Utilisation d’appareils électroniques
  • Capteur de force
    • Plaque dynamométrique AMTI-OR-7-1000 statique pour la mesure des forces et des moments articulaires
    • Roue Smartwheel pour la mesure des forces et des moments sur la main courante de Fauteuil roulant
  • Capteur de pression
    • Système flexible de mesure des pressions à l’interface séant-siège. (Force Sensing Array)
  • Capteur de mouvement et de position en 3D
    • Système optoélectronique de mesure 3D (VICON, 12 caméras)
    • Système de mesure accéléromètrique et gyroscopique (triaxiaux) (APDM, Xsens)

 




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 13:30 - 15:30 Laboratoire (Groupe A)
Lundi 15:30 - 17:30 Laboratoire (Groupe B)
Mercredi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Rachid Aissaoui Activité de cours Rachid.Aissaoui@etsmtl.ca A-3643
01 Aiman Feghoul Laboratoire (Groupe A) aiman.feghoul@etsmtl.ca
01 Aiman Feghoul Laboratoire (Groupe B) aiman.feghoul@etsmtl.ca



Cours

 

COURS

ACTIVITÉS DE COURS

1

Introduction, concepts généraux, terminologie, principaux types d'aides techniques, classification, handicaps et déficiences.

2

Introduction aux systèmes de mesures de pression. Application à l’évaluation des conditions de charges a l’interface séant-sièges ainsi que les charges durant la locomotion.

3

Introduction aux systèmes dynamométriques statiques et dynamiques (plate-forme de force statique AMTI, et plaque dynamométrique SMARTWheels). Application dans le domaine de la réadaptation : stabilité postural, assise debout, et analyse des patrons du transfert, propulsion en fauteuil roulant.

4

Éléments de design en ingénierie de la réadaptation. Méthodes et approches

5

Biomécanique de la posture assise en fauteuil roulant (FR). Positionnement en FR. Outil d'évaluation de la posture assise (posture, conditions de charges et déformation à l'interface séant-siège).Analyse de la stabilité posturale assise en situation statique et dynamique. Les systèmes de repositionnement en FR.

6

Examen Intra

7

Biomécanique des orthèses et prothèses

8

Introduction à la dynamique inverse. Traitement et analyse des signaux biomécaniques Filtrage des signaux. Anthropométrie.

9

Biomécanique de la transition assis-debout (TAD). Problématique des personnes âgées, et le transfert chez la personne paraplégique. Patron cinématique de la TAD. Patron cinétique de la TAD. Analyse de la stabilité de la transition assis-debout. Stratégie de la transition assis-debout.

10

Biomécanique de la propulsion en FR (Problématique générale). Paramètres temporels (cycle de propulsion, fréquence de propulsion, phase de poussée, …). Paramètres cinématiques (trajectoire de la main, patron cinématique, amplitude articulaire poignet, coude,…). Paramètres dynamiques (forces et moments de réaction sur la main courante, coude, épaule,…)

11

Introduction aux systèmes d’analyse de la posture et du mouvement en 2D et en 3D. Cinématique articulaire 3D.

12

Introduction à la simulation des systèmes musculo-squelettiques. Estimation des forces de contacts et des forces musculaires.

13

Introduction à la réadaptation robotique. Principe de base. (exerciseur bi-manuelle, exosquelette)

 

 

 




Laboratoires et travaux pratiques

SEMAINE

ACTIVITÉS DE LABORATOIRES

1

 Pas de laboratoire

2

L1. Introduction à l’outil de programmation Matlab (Rapport)

3

L2. Système de mesure (Rapport)

4

L3. Mesure de la pression à l’interface séant-siège

5

Séance de traitement des données du laboratoire 3 (Rapport)

6

 Séance libre

7

L4. Utilisation de la plateforme de force

8

Séance de traitement des données du laboratoire 4 (Rapport)

9

L5. Analyse de la transition assis-debout 

10

Séance de traitement des données du laboratoire 5 (Rapport)

11  L6. Mesure de la propulsion en fauteuil roulant
12  1e séance de traitement des données du laboratoire 6 (Rapport)
13 2e séance de traitement des données du laboratoire 6 (Rapport)

 




Utilisation d'outils d'ingénierie
  • Capteur de force
    • Plaque dynamométrique AMTI-OR-7-1000 statique pour la mesure des forces et des moments articulaires
    • Roue Smartwheel pour la mesure des forces et des moments sur la main courante de Fauteuil roulant
  • Capteur de pression
    • Système flexible de mesure des pressions à l’interface séant-siège. (Force Sensing Array)
  • Capteur de mouvement et de position en 3D
    • Système optoélectronique de mesure 3D
    • Système de mesure accéléromètrique et gyroscopique (triaxiaux)



Évaluation

ACTIVITÉ

DESCRIPTION

%

Laboratoire

Un rapport par équipe de 2 max

 

Labo 1, 2  (2.5% chacun)

Labos 3 à 6 (10% chacun)

 

LA PRÉSENCE AUX LABORATOIRES ET AUX SÉANCES MATLAB EST OBLIGATOIRE

45

Quiz

2 Quizs (20 mn chacun ) 

5

Intra

Examen écrit de 3h à la mi-session

25

Final

Examen écrit de 3h à la fin de la session

25




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 6 octobre 2021



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

- Les retards pour les rapports de laboratoire seront de 2% par jour de retard.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Les notes de cours sous format pdf/powerpoint seront disponibles sur le site Moodle du cours




Ouvrages de références
  • COOK, A.M. et S.M. HUSSEY (1995). Assistive Technologies: Principles and Practice, Mosby – Year Book.
  • COOPER, R.A. (1995). Rehabilitation Engineering Applied to Mobility and Manipulation, IOP Publishing.
  • COOPER, R.A. (1998). Wheelchair Selection and Configuration, Demos Medical Publishing.
  • COOPER, R.A., H. OHNABE et D.A. HOBSON (2007). An Introduction to Rehabilitation Engineering, Taylor and Francis.
  • SMITH R.V. et J.H. LESLIE (1990). Rehabilitation Engineering, CRC Press.
  • STAARINK, H.A.M. (1995). Sitting Posture, Comfort and Pressure, Delft University Press.
  • TEODORESCU, H-N.L. et L.C. JAIN (2001). Intelligent Systems and Technologies in Rehabilitation Engineering, Bota Racon, CRC Press.
  • ZACHARKOW, D. (1988). Posture: Sitting, Standing, Chair Design and Exercise, Charles C Thomas Publisher.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

 

Le cours est sur le site de moodle ETS




Autres informations

Ne s'applique pas