Cerisic

Développement d’outils d’analyse non-linéaire de classification de la marche saine et pathologique.
Fractal Walk

Description

Chez l’Homme adulte, la marche bipède est un mécanisme si parfaitement maîtrisé que son extraordinaire complexité pourrait passer inaperçue. Il est aujourd’hui avéré que la variabilité des paramètres de la marche – la durée d’un pas par exemple – n’est nullement aléatoire mais présente au contraire une organisation typique des systèmes dits « chaotiques » [1]. Puisque les fractales (courbes, surfaces ou volumes présentant une invariance par changement d’échelle) peuvent émerger de tels systèmes, il semble pertinent d’utiliser des outils mathématiques quantifiant les propriétés fractales d’une courbe afin de caractériser de manière inédite la marche humaine.

Dans le cadre de ce projet, dont les résultats sont en cours de publication [2] et qui a fait l’objet de deux communications orales [3], nous avons identifié que deux indices précis (dimension fractale et exposant de Hurst) peuvent quantifier le degré de prévisibilité et de complexité structurelle de la marche à long terme. Ces indices permettent de classer les différents types de marche et offrent la perspective d’identifier les différents types de pathologies qui peuvent affecter la locomotion dans le cadre d’un test aussi simple qu’une marche de 15 minutes sur un tapis roulant. Ce type de diagnostic permettra en outre de mieux cibler les traitements proposés en revalidation.

[1] Hausdorff J et al., Fractal dynamics of human gait: stability of long-range correlations in stride interval fluctuations, Journal of Applied Physiology 80, 1448 (1996).

[2] F. Dierick, A.-L. Nivard, O. White, and F. Buisseret, Fractal analyses reveal independent complexity and predictability of gait, PLoS ONE 12 (11): e0188711 (2017), http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0188711 .

[3] F. Buisseret, Analyse fractale de series temporelle : application à l’étude de la marche, Journée Scientifique du Pôle Hainuyer, 25 avril 2017 ; Des fractales à la marche, il n’y a qu’un pas, UMons, 4 mai 2017.