Mots-clé : analyse de la marche

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Passage en revue de Vicon Polygon 4.0

Vicon Polygon 4, nouvelle version majeure du logiciel de création de rapport clinique vient de sortir. Avant de faire le tour des nouveautés et des problèmes (il y en a), petit retour en arrière. Vicon Polygon a succédé à l’outil VCM (Vicon Clinical Manager lancé en 1992). Il s’agit d’un outil de création de rapports agrégeant les données numériques issues du fichier c3d (contenant l’ensemble des données cinématiques, dynamiques et électromyographiques entre autres), les vidéos, images, etc., sous forme d’un rapport clinique personnalisé. Le rapport ainsi créé est exporté dans un viewer en lecture seule qui permet au lecteur d’accéder aux données telles que le concepteur du rapport l’a prévu.

Les versions de Polygon se sont bonifiées avec le temps, rajoutant ça et là un certain nombre de fonctions lui permettant de suivre les innovations technologiques matérielles de Vicon. Ainsi, la version 3 de Polygon a permis d’utiliser le temps réel Vicon (via Tarsus) et surtout a permis d’implémenter les modèles musculosquelettiques. Toutefois, rien que dans la génération 3 de Polygon, un certain nombre de problèmes commençaient à titiller les nerfs de certains ingénieurs de laboratoires d’analyse quantifiée de la marche. Ainsi, la version 3 avant l’arrivée de la 3.5 était compatible avec Microsoft Windows XP et non avec Windows Vista ou Seven sauf via l’installation d’un patch non fourni par Vicon (il manquait sur bien des ordinateur un fichier dll lié à la prise en charge de la 3D). A partir de la version 3.5, Polygon n’est compatible qu’avec Windows Vista ou Seven et non plus avec Windows XP qui plante avec un beau message d’erreur la plupart du temps. la résolution du problème passe là encore par l’installation d’un patch (patch microsoft fourni par Vicon uniquement sur son site web… pratique). Plus généralement, concernant tous les produits logiciels Vicon, le virage Windows XP / Windows vista a été très mal négocié. Total manque d’anticipation ? problèmes techniques ? Toutes les explications seront les bonnes pour expliquer l’incompatibilité des softs Vicon avec Windows Vista à l’époque de sa sortie et durant toute sa période de vie (courte). Le système de Microsoft était mauvais certes, lent et la gestion matérielle foncièrement différente de XP. Au point pour les distributeurs de fournir des PC avec windows XP aux laboratoires jusqu’à la sortie de Windows 7. Mais si l’on revient à Vicon Polygon, c’est un vrai problème puisqu’il a fallu pour les médecins et kinés lisant le rapport d’analyse de la marche, jongler avec les patchs en fonction du système d’exploitation installé sur leur machine.

Polygon 4 était très attendu. Un certain nombre d’innovations technologiques de vicon attendaient leur implémentation dans un tel outil. Également, un rafraichissement cosmétique et fonctionnel était le bienvenu. Au final, si l’on parle de Vicon Polygon au niveau de la création de rapport, c’est du tout bon. Au niveau de l’interface, Vicon reprend la notion de ruban de Microsoft Office. C’est assez réussi mais cela nécessite un écran confortable pour l’utiliser sereinement (quelques icones beurk… on sent bien qu’on est dans le monde Windows #troll).

Sur le plan des fonctions, Vicon a implémenté le support natif des vidéos « overlay », ces vidéos unifiant les données vidéos issues de la caméra et du vecteur force de réaction du sol en surimpression. Vicon a également bien travaillé sur les fonction d’export en permettant l’export natif en pdf ou html. Un meilleur support de la visualisation en temps-réel est également à l’ordre du jour. Ce support avait également été porté sur Polygon 3.5 en remplacement de l’antique Tarsus, le temps réel historique de Vicon IQ.

Sur le plan des nouveautés vraiment nouvelles, c’est le nouvel environnement 3D remis vraiment au goût du jour. On obtient là une visualisation 3D convaincante en lieu et place de la vieille 3D direct3D avec ombrage de Gouraud. Les meshes  fournis sont de qualité et permettent une visualisation bien plus agréable. De nouvelles fonctions sont également implémentées dans l’espace 3D permettant une personnalisation de la visualisation vraiment poussée. Les fonctions relatives à la vidéo sont très intéressantes. Le zoom et la possibilité de ce centrer sur un moment ou endroit précis de la vidéo sont un plus appréciable. Les performances ont été augmentées et on peut lire simultanément jusqu’à 6 vidéos. Un petit bémol toutefois. Le format vidéo utilisé dans Polygon est le format avi. Ce format est en fait plutôt un conteneur avec des codecs différents comme ffdshow (recommandé par Vicon), xvid ou autre. Le problème est que l’utilisateur final qui va lire le rapport fourni par le labo doit se doter d’un pack de codecs pour être sûr de pouvoir lire les vidéos…. patchs, codecs… ça commence à faire beaucoup pour le médecin qui reçoit le rapport.

Sur le plan du viewer, il y a du bon et du moins bon. Celui qui reçoit le rapport obtient un CD, un DVD ou un lien qui lui permet de lancer l’exécutable « Polygon Viewer ». Le rapport ainsi ouvert est en lecture seule et le contenu du rapport dépend de ce que celui qui l’a produit : aucun risque de supprimer des données ou de casser la mise en forme. Du côté du bon, l’utilisateur final a devant lui un logiciel agréable, intuitif, remis au gout du jour bénéficiant d’une interaction moderne avec le logiciel (ce qui n’était pas le cas avant).

Nous arrivons maintenant au truc qui fâche. Dans les versions précédentes de Polygon (toutes avant la 4), la possibilité était donnée à l’utilisateur d’agrandir un graph présenté sous forme de miniature. C’est une fonction logique que l’on retrouve de manière permanente sur le web : je vois une image présentée sous forme de vignette, je clique dessus pour la voir en grand. Au niveau des graphiques et courbes, c’est une fonction qui n’est pas seulement logique. C’est indispensable pour lire le rapport. Je dois pouvoir voir la courbe et ses détails en grand en cliquant sur la miniature de cette même courbe. Fini dans Polygon 4. Vous avez une page de miniatures de courbes, vous ne pouvez pas les ouvrir individuellement. C’est une totale aberration.  Dans un premier temps, j’ai cru à un bug et j’ai fait remonter l’info à Vicon. Il s’en est suivi un échange de mail surréaliste dont je vous passe la teneur. Une seule réponse : on a décidé d’enlever cette fonction….sic.

Cette fonction n’est pas qu’une fonction. Elle est l’essence même de ce type de logiciel. Enlever cette possibilité sciemment, c’est méconnaître comment les gens qui lisent un rapport clinique électronique utilisent ce rapport. Il m’est aujourd’hui impossible de recommander ce logiciel. Il n’est pas pensable de fournir un rapport dans lequel il n’est pas possible de voir un grand un graph présenté sous forme de miniature. Bref, pour tous les nouveaux laboratoires d’analyse quantifiée de la marche qui s’installent, je recommande d’acheter la version 3.5.1 de Vicon Polygon tant que ce problème ne sera pas résolu.

Polygon v4.0, quelques problèmes de jeunesse ? from Fabrice MEGROT on Vimeo.

P.S. Si vous possedez un compte Vicon Online Support, vous pouvez télécharger une version complète de Polygon 4 en essai libre pendant un mois.

 

Quantitative comparison of five current protocols in gait analysis [ou faut-il jeter PlugInGait ?]

Alberto FerrariabCorresponding Author Informationemail address, Maria Grazia Benedettia, Esteban Pavanc, Carlo Frigoc, Dario Bettinellid, Marco Rabuffettie, Paolo Crennaf, Alberto Leardinia

Received 23 May 2007; received in revised form 29 September 2007; accepted 27 November 2007. published online 18 January 2008.
Corrected Proof

Bon évidemment, entre crochets, c’est moi qui l’ai rajouté. Chaque laboratoire d’analyse de la marche fraîchement installé a tout de suite envie de faire preuve de rigueur scientifique et clinique. Bien souvent, cela passe par une remise en cause des modèles « vendus » avec le système de capture de mouvement (PlugInGait chez Vicon). Toutefois, avant de remettre en cause cet outil, il faut bien savoir à quoi il sert, ce que l’on cherche à en obtenir et comment on va gérer l’ensemble des données acquises au cours du temps. Car bien plus qu’une lubie d’ingénieur, c’est tout un système ingénierie/clinique qui se met en place, avec au centre des patients (pas toujours simples à analyser) et au bout, un acte thérapeutique qui n’est pas sans conséquences.

Alors…Faut-il jeter PlugInGait ?

Ce très intéressant article s’intéresse à l’étude de 5 protocoles d’analyse de la marche. En fait, c’est la reproductibilité de 5 modèles biomécaniques qui est ici éprouvée. Parmis ces modèles, PlugInGait, très largement utilisé par la communauté des spécialistes en analyse de la marche. PlugInGait n’est pas tout neuf, c’est même l’un des doyens. Il est basé à l’origine sur le modèle de Newington et adapté par Davis et Ounpuu que l’on ne présentent plus. C’est un modèle anthropométrique proportionnel… Déjà on commence assez mal puisque un modèle anthropométrique est basé sur des tables, elles mêmes tirées de mesures faîtes sur des cadavres, la plupart adultes. Autant dire tout de suite qu’un modèle anthropométrique est mauvais pour rendre compte d’un système complexe comme l’être humain. A cela, il faut associer les contraintes de la capture de mouvement. On place des marqueurs rétroréfléchissants sur une peau qui n’est pas fixée à l’os. La peau glisse et du coup on a de légères perturbations qui rendent le modèle encore plus imprécis (ceux qui travaillent sur le membre supérieur et qui placent des marqueurs sur l’omoplate savent de quoi je parle). Et je ne vous parle pas de l’imprécision de la mesure liée à la technique retenue pour enregistrer le mouvement et le traitement du signal qui sera fait ensuite.

Cherche-t-on la précision en clinique ? Oui absolument mais pas à n’importe-quel prix. Bien plus que la précision c’est la reproductibilité que l’on cherche. La précision absolue, il n’est pas possible de l’obtenir du fait que l’on utilise un modèle. Par conséquent le calcul précis d’un centre interne de rotation est voué à l’échec avec de tels outils. EOS est notamment utilisé pour palier le manque de précision mais ce n’est pas encore la panacé absolue. Alors…Qu’est-ce-qu’on fait ?

Et bien nous à Bois-Larris nous gardons notre bon vieux PlugInGait. Plusieur raisons à cela. Tout d’abord, et comme le confirme l’article, PlugInGait se place très correctement au niveau des modèles les plus récents en terme de reproductibilité. Ensuite, il continue à être amélioré avec des extensions au modèle comme l’Oxford Foot Model (pour le pied) ou l’upper Limb Model (pour le bras). Ensuite il s’agit de pouvoir comparer les données d’aujourd’hui à celles d’hier. Là, on arrive à la discussion de cet article. Le plus important, c’est d’avoir un protocole précis et bien rodé avec un nombre restreint de personnes intervenant dans le placement des marqueurs. Le plus important pour celui qui place les marqueurs en faisant des erreurs de placement c’est de faire toujours les mêmes erreurs. Du coup, on cherche la reproductibilité et non-plus la précision absolue de la mesure. Aussi fiable et bon que soit le modèle que l’on retient, il ne supporte pas de trop grandes variations inter-opérateurs.

A ceux qui installent de nouvelles structures d’analyse de la marche je dirais ceci : possédez votre système, vos protocoles et donnez du sens à ce que vous mesurez. Intégrez-le dans une démarche clinique, maîtrisez-en chaque étape aussi bien qu’on puisse le faire. Ensuite, et seulement ensuite, vous pourrez faire de la recherche/développement en parallèle pour adapter et rendre plus efficaces vos outils de modélisation (modèles géométriques, aide d’ancillaires,…)

Abstract

Data collection and reduction procedures, coherently structured in protocols, are necessary in gait analysis to make kinematic and kinetic measurements clinically comprehensible. The current protocols differ considerably for the marker-set and for the biomechanical model implemented. Nevertheless, conventional gait variables are compared without full awareness of these differences.

A comparison was made of five worldwide representative protocols by analysing kinematics and kinetics of the trunk, pelvis and lower limbs exactly over the same gait cycles. A single comprehensive arrangement of markers was defined by merging the corresponding five marker-sets. This resulted in 60 markers to be positioned either on the skin or on wands, and in 16 anatomical landmark calibrations to be performed with an instrumented pointer. Two healthy subjects and one patient who had a special two degrees of freedom knee prosthesis implanted were analysed. Data from up-right posture and at least three gait repetitions were collected. Five corresponding experts participated in the data collection and analysed independently the data according to their own procedures.

All five protocols showed good intra-protocol repeatability. Joint flexion/extension showed good correlations and a small bias among protocols. Out-of-sagittal plane rotations revealed worse correlations, and in particular knee abduction/adduction had opposite trends. Joint moments compared well, despite the very different methods implemented. The abduction/adduction at the prosthetic knee, which was fully restrained, revealed an erroneous rotation as large as 30° in one protocol. Higher correlations were observed between the protocols with similar biomechanical models, whereas little influence seems to be ascribed to the marker-set.

Keywords: Gait analysis, Inter-protocol repeatability, Kinematics, Kinetics, Data reduction

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