Projet ANR-12-EMMA-0052 – ELECSTIM : Développement d’un électromyostimulateur « intelligent » pour le reconditionnement musculaire
Programme : Emergence (Emergence)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur LEPERS Romuald (Laboratoire INSERM U1093)
Partenaires : Laboratoire d'Électronique, d'Informatique et d'Image; Cognition, Action et Plastricite Sensori-Motrice; SATT GRAND EST
Montant : 196560.0 euros
Durée : 24 mois
Résumé : Développement d’un électromyostimulateur pour le reconditionnement musculaireConception d'un electromyostimulateur intellignent pour optimiser le réentraînement de la fonction neuromusculaire afin d’améliorer en qualité et en rapidité la récupération de la force musculaire et de la motricité chez des sujets atteints de déconditionnement musculaire
Adapter en temps réel  les paramètres de stimulation d’un muscleLe but de ce projet est de développer un nouvel outil de réentraînement de la fonction neuromusculaire afin d’améliorer l'efficacité des séances de renforcement musculaire. Ce nouvel électromyostimulateur utilisant parallèlement les techniques de l’électromyographie (EMG) et de l’électromyostimulation (EMS) permettra d’adapter en temps réel les paramètres de stimulation d’un muscle déconditionné en fonction de son état physiologique. L’asservissement des paramètres de stimulation en fonction de la réponse musculaire électrique (onde M) au cours d’une séance d’électromyostimulation contrôlée, grâce à un système à double électrodes (stimulation+recueil EMG), permettra d’optimiser le reconditionnement musculaire chez des patients atteints d’atrophie musculaire.
Analyse des signaux électrophysiologiques et système de régulationAnalyse de la robustesse des solutions envisagées pour séparer les signaux endogènes (EMG) et exogènes (Artéfact de stimulation), notamment en fonction de la fréquence de stimulation et de la présence potentielle de bruit. Reconstruction de l’onde M tronquée lors de stimulations à hautes fréquences. Détermination des paramètres pertinents (amplitude, durée, forme, surface) issus de l’analyse des ondes musculaires M recueillies et isolées. Stratégies d’asservissement permettant de mettre en œuvre les stratégies d’optimisation de stimulation. Détermination des choix technologiques  en adéquation avec la complexité des algorithmes.«
Résumé de la soumission : L’électrostimulation musculaire ou électromyostimulation (EMS) est une technique qui s’est développée ces dernières années dans le cadre de la rééducation du muscle atrophié, mais également pour renforcer le muscle sain du sujet sédentaire ou sportif. Cependant, pour optimiser les paramètres du courant de simulation (intensité, fréquence) lors d’une séance d’EMS, il est nécessaire de recueillir en terme réel des informations sur le muscle stimulé. Le suivi du muscle stimulé grâce à l’enregistrement de son activité électrique par électromyographie (EMG) est nécessaire pour détecter par exemple une fatigue musculaire et/ou éviter les dommages tissulaires dans le cas du muscle déconditionné. A ce jour, l’EMS et l’EMG sont deux techniques indépendantes, nécessitant chacune des électrodes cutanées spécifiques : électrodes de stimulation pour l’EMS et électrodes de détection pour l’EMG. Le lieu de stimulation par EMS est donc différent du lieu d’enregistrement EMG. De plus, l’EMS crée un artéfact de stimulation qui vient perturber le signal recueilli par l’EMG. Le but de ce projet est de développer un système d’électrostimulation musculaire « intelligent » muni d’électrodes à double fonction (stimulation+réception). Ce système permettra l’enregistrement de l’activité électrique du muscle pendant la stimulation de celui-ci, afin d’ajuster en direct les paramètres du courant de stimulation. Ce système souhaite optimiser les paramètres de stimulation en temps réel lors d’une séance de renforcement musculaire par électromyostimulation afin d’optimiser le reconditionnement musculaire. Ce nouvel électromyostimulateur représentera une assistance, voire une alternative dans le traitement du déconditionnement musculaire chez les patients souffrant de déficience motrice (insuffisances cardiaques et respiratoires, obésité, ...)
Résultats : La capacité de l’ELECSTIM à électromyostimuler, électromyographier, interpréter, asservir, dispense l’opérateur d’avoir recours à un système d'EMG externe, de devoir en interpréter les données et de les transcrire pour reprogrammer manuellement les paramètres de stimulation. Dans la mesure où ELECSTIM intègre et réalise toutes ces fonctions, l’utilisation s’en trouve significativement facilitée. De même, l’appareil faisant l’essentiel de lui-même, la formation des utilisateurs et le temps de mise en œuvre en seront diminués conduisant à des économies substantielles.
Perspectives : La technique d’électromyostimulation étant largement implantée dans la culture Française, l’introduction de l’ELECSTIM, ne posera pas de difficulté d’acceptation sous réserve d’un prix adapté au marché et aux apports de l’appareil. La simplicité de la solution technique pressentie devrait donner à ELECSTIM un atout économique déterminant sur les bases de son efficacité (gain en terme de temps et coût de traitement), de sa conception (un seul produit pour 2 fonctions) et de ses capacités.
Publications et brevets : Yochum et coll. (2013)  IRBM 34 (1), 43-47. 
Yochum et coll. (2014) EMG artifacts removal during electrical stimulation, a CWT based technique.  IEEE, 137-140. 
Yochum et coll. (2014) Multi axis representation and Euclidean distance of muscle fatigue indexes during evoked contractions. IEEE, 446-449