620 - Innover en santé à l'ère du numérique : un jeu sérieux

La Chaire de recherche sur les Technologies d'intelligence ambiante et d'assistance cognitive (CRIAAC) de l'Université du Québec à Chicoutimi (UQAC), est composée d'une équipe multidisciplinaire de 25 étudiants-chercheurs et de professeurs, travaillant sur différents projets visant à favoriser l'autonomie de clientèles avec des déficits cognitifs. Ainsi, un appartement intelligent à la fine pointe de la technologie permet de recréer le domicile dans le but de travailler à adapter celui-ci en tenant compte de la sécurité et des besoins particuliers de son résident. Afin de rendre les tâches de cuisine plus accessibles pour ces individus, une cuisinière intelligente a été créée et permet la réalisation de recettes par l'entremise d'un système de guidage vocal pour chacune des étapes nécessaires. Des capteurs intégrés permettent de détecter toute activité de cuisson pour maximiser l'aspect de la sécurité et s'assurer du bon déroulement de la tâche. Au besoin, elle s'éteindra d'elle-même pour éviter tout risque d'incendie. Par ailleurs, l'équipe a récemment mis sur pied un prototype visant à guider des personnes aveugles dans leurs déplacements en leur permettant d'avoir les mains libres : le Blind Sight Navigator (BSN). Outil novateur dans ce domaine, le BSN émet des vibrations plus ou moins fortes selon la proximité de l'individu avec les objets ou les obstacles et permet d'anticiper un objet se dirigeant vers lui.

La capture de mouvements est un domaine où la précision est de mise. La recherche de ce but est une préoccupation constante des gens qui y sont rattachés. Pour avoir des mouvements le plus fidèle possible, les marqueurs utilisés doivent être positionnés adéquatement afin que les articulations du squelette virtuel soient similaires à celles du comédien. Pour se faire, des photos de référence sont prises pour certaines poses clés. Malheureusement, cette pratique est très souvent négligée ou même délaissée, car aucun protocole standardisé n'est en place pour obtenir les meilleures informations. La présente étude présente le premier protocole de prise de photos de référence pour la capture de mouvements­­. Ce protocole permet de maximiser l'information sur le positionnement des points de pivot des articulations et émet des recommandations pour mettre en valeur les informations à retirer des photos de référence lors de la prise de vue. Cent onze photos de référence, représentant huit poses différentes, ont été utilisées. Les poses les plus efficaces pour documenter les articulations d'un acteur sont la pose en T, la pose du couteau suisse et la pose bras pliés vue de dos. Lors de la prise de vues, le protocole établi recommande de s'éloigner de l'acteur et de zoomer au maximum afin de réduire la perspective. Un bon éclairage, un ISO bas et l'utilisation d'un trépied sont également recommandés.

Problématique. L'évaluation neuropsychologique traditionnelle consiste à administrer des tests standardisés. Ce format de type « laboratoire » rend difficile la prédiction des comportements tels que vus dans le quotidien. Pour contourner ces difficultés de représentativité, il importe de revoir la structure des tests. Pour ce faire, la situation d'évaluation doit se rapprocher davantage du quotidien. Pour ce faire, la réalité virtuelle (RV) est un bon outil pour relever ce défi, permettant de reproduire la réalité quotidienne sans rien perdre de la standardisation de la mesure. Cependant, pour être en interaction dans la RV, il faut négocier avec des interfaces pouvant créer une surcharge cognitive. Objectif. Déterminer le degré de surcharge cognitive crée par le VMT. .Méthode 8 participants ont été recrutés. L'étude comportait deux phases : l'administration de tests psychométriques et l'expérimentation avec le VMT. Résultats Au terme de cette préexpérimentation, la tâche crée peu de surcharge cognitive et de frustration et il existe des liens significatifs entre le temps passé dans certaines pièces et la charge cognitive. Discussion. Plus une personne réalise de tâches dans un espace données, plus la charge est élevée sur les plans physiques et cognitifs. Les limites sont liées à la taille de l'échantillon de même qu'aux difficultés techniques survenues en cours d'évaluation. La prochaine étude considérera l'effet de la surcharge inhérente à la RV sur la validité de la tâche.

Problématique. Le traumatisme craniocérébral (TCC) touche des individus de tous âges dans la société. Les dysfonctions exécutives qui en découlent compromettent leur autonomie dans le quotidien. Identifier efficacement ces problématiques devient un défi, car certains déficits sont difficilement mesurables par les moyens traditionnels. Pour faire face à ces défis, un courant écologique d'évaluation neuropsychologique repense les construits des tests actuels par le biais de la réalité virtuelle.Objectif. Effectuer une revue systématique des écrits afin de valider le contenu d'une nouvelle tâche d'évaluation : le Virtual Multitasking Test (VMT). Méthode. Toutes les bases de données reconnues en la matière ont été explorées de façon systématique. Les références ont été sélectionnées sur la base du titre et du résumé. Après un accord interjuges sur la pertinence de chaque étude présélectionnée, tous les articles pertinents ont été lus et résumés. Résultats. Les résultats démontrent que l'élaboration d'une tâche calquée sur le quotidien exige un changement de paradigme et que plusieurs « règles » en lien avec la réalité quotidienne doivent être intégrées au protocole d'évaluation. Discussion. Cette revue des écrits a permis de confirmer la pertinence d'utiliser la réalité virtuelle en neuropsychologie et donne des pistes intéressantes sur l'élaboration d'outils tout en tenant compte des limites inhérentes à l'utilisation de cette technologie.

L'exploitation des technologies de la Réalité Virtuelle (RV) dans les domaines de l'éducation, de la rééducation et des neurosciences est de plus en plus reconnue. En particulier, il a été montré que pour une majorité de cas, l'usage des technologies de la RV tend à dépasser les approches traditionnelles du fait de leur validité écologique. Cependant le coût élevé en termes de développement, d'usage et de maintenance tend à limiter l'exploitation de cette technologie. Les jeux sérieux tournant sur stations de travail semblent représenter une alternative pouvant nécessiter un coût moindre lorsque comparé à un système de RV. Au demeurant, il en demeure pas moins que le coût d'acquisition de tels systèmes demeure élevé pour un particulier. À cet effet, et compte tenu de la forte intégration des périphériques mobiles dans le grand public, plusieurs recherches ont été orientées vers l'exploitation de jeux sérieux tournant sur des périphériques mobiles. Plusieurs études ont en effet montré que cette nouvelle approche semble être efficace pour différents types de jeux. Toutefois, certaines études ont clairement mis en évidence les limitations induites par certaines contraintes des périphériques mobiles (petite taille des écrans, conditions d'utilisation etc.). Ici nous présentons les leçons apprises lors du développement d'un jeu sérieux mobile visant l'arrêt tabagique.

L'évaluation neuropsychologique est un moyen reconnu comme efficace afin de tracer le profil cognitif d'une personne. Cependant, les outils d'évaluation dits traditionnels manquent souvent de sensibilité en regard des situations de la vie quotidienne. C'est dans ce contexte qu'un nouveau courant de recherche a émergé afin de rendre les situations d'évaluation davantage écologique. Dans cette foulée, un outil qui est apparu prometteur, permettant de prendre des mesures standardisées en reproduisant le quotidien, est la réalité virtuelle. Cette technologie consiste à plonger un utilisateur dans un monde numérique avec lequel il est en interaction. Toutefois, en raison de la manipulation des interfaces personne-machine, il est pertinent de se questionner sur la charge cognitive engendrée par les moyens facilitant l'immersion. Cette charge cognitive pourrait donc être un biais à la validité écologique des outils. La présente communication vise donc à présenter les résultats d'une étude pilote qui compare le point de vue d'usagers adultes sans antécédents neurologiques en regard de deux environnements virtuels. Les variables sous étude sont la « charge cognitive » et l'« expérience utilisateur » (UX).

L'objectif du Projet TeKPhy est de développer des outils à partir des technologies de jeux vidéo, puis de les intégrer à la formation afin de bonifier la pratique des professionnels et ultimement améliorer la santé de la population. C'est dans cette optique qu'un logiciel d'entrainement du mouvement fonctionnel de squat a été développé à partir d'un capteur Kinect et de deux plateformes Wii Balance Board. Des critères tels que la distance entre les genoux ont été programmés afin de discriminer un bon squat d'un mauvais et de proposer des corrections concernant l'alignement postural et la mise en charge. En plus d'être un outil de suivi pour l'intervenant, ce logiciel constitue une façon ludique de recevoir une rétroaction constructive pendant l'entrainement.

Les outils de mesure du mouvement humain utilisés en laboratoire sont chers et peu accessibles pour des évaluations cliniques ou de terrain. Les technologies de jeux vidéo sont similaires à ces outils avec un faible coût, mais une moindre précision. Plusieurs études comparatives ont montré le potentiel de leur apport quantitatif en kinésiologie et en réadaptation physique¹. Toutefois, les jeux commerciaux restent mal adaptés à l'intervention clinique. En effet, la navigation entre les options peut prendre plusieurs minutes avant d'arriver au jeu souhaité et les résultats obtenus ne sont pas toujours explicitement clairs ni enregistrés.

La mission d'ARViPL consiste à faire de la recherche fondamentale et appliquée en psychiatrie légale en intégrant des technologies de la réalité virtuelle (RV) et des sciences du comportement. Le programme repose sur trois axes : 1) Autorégulation et agentivité, 2) Présence et design d'environnements virtuels, 3) Développement d'outils et transfert des connaissances. Les problématiques sont : a) Dangerosité, impulsivité et psychopathie, b) Délinquance sexuelle, c) Troubles psychotiques et schizophrénie. Ce programme de recherche repose sur une approche multidisciplinaire intégrant (psychologie, psychiatrie, neurosciences cognitives et génie logiciel). L'axe Autorégulation et agentivité a pour objectif d'approfondir nos connaissances en matière d'autorégulation comportementale et des défaillances de cette autorégulation en RV. L'axe Présence et design d'environnements se penche sur le développement d'objets virtuels (environnements, personnages, dispositifs d'interactivité) ainsi que sur la validation de ces derniers à des fins de recherche et d'intervention. Une attention particulière est accordée au sentiment de présence induit par la RV. Finalement, l'axe Développement d'outils et transfert des connaissances a pour but de valoriser les résultats obtenus par l'équipe ARVPL afin que la validation scientifique des méthodes d'évaluation et de réhabilitation des comportements violents puisse se traduire en outils concrets. Les résultats de projets en cours seront présentés.

Le laboratoire de simulation et modélisation du mouvement a pour objectif de développer des modèles de simulation raffinés et robustes, orientés vers les trois axes de la kinésiologie, soit la prévention, la réadaptation et la performance. Au laboratoire, analyse du mouvement et simulation se combinent pour émettre des recommandations en manutention visant à réduire les risques de blessure, concevoir des orthèses d'épaule post-opératoire et maximiser la performance de gestes sportifs. Dans chacun de ces axes, la première étape consiste à mesurer le mouvement. Pour ce faire, nous utilisons une redondance de marqueurs dans le but d'augmenter la précision de la cinématique, une personnalisation des modèles cinématiques multicorps par la localisation fonctionnelle des centres articulaires et des algorithmes de moindres carrés non-linéaires ou des filtres de Kalman étendu pour obtenir la cinématique articulaire. En biomécanique, les systèmes de capture du mouvement sont combinés à des modèles numériques pour analyser le mouvement humain (des articulations aux muscles). Ceux-ci permettent de simuler voire d'optimiser de nouveaux gestes. Plusieurs chercheurs ont développés des modèles pour la marche ou d'autres activités quotidiennes. Cependant, lorsqu'il s'agit de mouvements sportifs ou de tâches professionnelles impliquant le membre supérieur, les modèles sont souvent inappropriés pour caractériser la performance et l'interaction de l'homme avec son environnement de travail.

La projection stéréoscopique permet de reproduire la vision du relief. L'évolution des technologies lui a permis de gagner en popularité et en qualité. Néanmoins, la technologie actuelle permettant la projection en stéréoscopie limite le rôle du spectateur à observer sans pouvoir agir. Ce projet vise à étendre le rôle du spectateur en lui permettant d'interagir avec ses mains, en temps réel, avec des images perçues en relief. Le montage expérimental développé dans ce projet combine deux dispositifs de capture de mouvements ainsi qu'une projection stéréoscopique de type anaglyphe. Le premier dispositif de capture interprète les mouvements des mains et le deuxième, les mouvements de la tête. Le montage permet de visualiser des mains virtuelles dans la scène qui suivent les mains réelles d'un utilisateur. Une scène virtuelle modélisée contient des objets manipulables par l'utilisateur à l'aide des mains virtuelles. L'utilisateur voit la scène en relief au moyen de lunettes anaglyphes. Le point de vue sur la scène dépend de la position de la tête de l'utilisateur.

Depuis le projet cybernétique, l'homme a révolutionné son identité par la vision systémique. Il s'est lancé en quête de création de moyens techniques lui permettant de stimuler ses sens, sa cognition, le contrôle qu'il exerce et de redéfinir ses relations sociales. Ce nouveau paradigme lui a offert l'opportunité de créer des contextes virtuels afin de générer des expériences diverses. Ces expériences offrent des opportunités d'entrainements, de thérapies, de diagnostics, de divertissements, de socialisations. C'est dans cette optique qu'a été créé Star Kart, un projet de recherche ayant l'objectif de permettre aux enfants handicapés d'apprendre la conduite assisté d'un fauteuil roulant motorisé en réalité virtuelle. Le projet questionne l'impact de l'intégration du médium vidéo ludique et de la connectivité dans l'expérience thérapeutique. L'aspect social en ligne permettant d'aider les thérapeutes à encadrer l'expérience, aux patients de partager l'espace vidéo ludique et incorporer les parents dans l'expérience. Le projet est en cours de réalisation et plusieurs prototypes seront présentés.

Le traumatisme craniocérébral entraîne des difficultés notamment dans les sphères cognitive, physique et comportementale, pouvant rendre difficile la réalisation de tâches complexes comme par exemple, cuisiner. À la Chaire de Recherche sur l'Intelligence ambiante et les technologies d'assistance cognitive (CRIAAC), une phase d'expérimentation est présentement en cours afin de valider le taux d'efficacité d'une cuisinière intelligente. Cette dernière a été créée en tenant compte des besoins particuliers de personnes avec des déficits cognitifs, afin de leur permettre une plus grande autonomie dans la préparation de repas et ainsi diminuer le besoin de supervision par un proche aidant. Pour ce faire, des individus ayant subi un TCC modéré à sévère doivent réaliser une recette de macaroni au fromage Kraft Dinner, en recevant les deux types d'assistance, humaine et technologique. Une assistante de recherche remplit de rôle de l'aidant naturel lors de l'essai avec l'intervention humaine. L'hypothèse retenue est que le taux d'efficacité de la cuisinière devrait être le même que lorsqu'une assistance humaine est fournie et devrait ainsi permettre à la personne TCC de compléter sa recette par elle-même.

Le Virtual Multitasking Test (VMT) est un environnement virtuel qui expose une personne à des tâches multiples. Le VMT a été développé originalement avec un outil spécialisé pour la conception d'environnement virtuel interactif dont le fabricant à cesser le développement. Devant l'impossibilité de faire évoluer le VMT à l'aide de cet outil, celui-ci a du être adapté aux nouvelles technologies disponibles sur le marcher. Ces adaptations se sont traduites par la migration vers un nouvel outil de conception ainsi que la modernisation des périphériques utilisés. Par la même occasion, des nouvelles exigences fonctionnelles ont été formulées. Pour répondre aux besoins, le nouvel outil de conception devait au minimum offrir les mêmes possibilités que l'ancien et permettre de rencontrer les nouvelles exigences fonctionnelles. Le moteur de jeux sélectionné offre une grande flexibilité au niveau de l'interaction en plus de permettre la création de décors réalistes. De plus ce moteur de jeux est très utilisé dans l'industrie du jeu vidéo, ce qui en fait un choix durable et accessible. Plusieurs nouveaux périphériques ont été expérimentés dans le but d'augmenter le sentiment d'immersion et de faciliter l'interaction avec l'environnement. Avec ces modifications, le VMT se présente désormais sur un moteur de jeux performant avec des périphériques modernes et offrant la possibilité de pouvoir organiser les tâches afin de créer des scénarios varier.

Au cours des 10 dernières années, l'essor considérable des technologies de capture du mouvement et de modélisation ont contribué à l'émergence ou à la consolidation de nouveaux champs disciplinaires. Par exemple, la phonétique expérimentale, appliquée à la réadaptation pédiatrique, permet de décrire les troubles de la parole et de quantifier l'évolution de ces troubles en lien avec l'intelligibilité. Dans le cadre de cette présentation, nous décrirons deux études qui démontrent l'apport de la vision et de l'audition à l'intelligibilité de la parole. Des techniques de capture de mouvement de la langue, de la mâchoire et des lèvres seront décrites, chez l'adulte et chez l'enfant. Enfin, nous montrerons de quelle façon ces données peuvent être intégrées dans de nouveaux dispositifs technologiques au sein du Living Lab Ste-Justine.

Lors d'une communication avec un avatar, il est important de sentir que cet avatar est réellement impliqué dans la discussion et qu'un certain sentiment de coprésence soit ressenti. Bien que l'engagement et l'implication du participant dans la discussion soient souhaitables, peu de discussions avec un avatar réussissent à mettre en place le contexte idéal à une réelle immersion. L'objectif de ce projet était de créer une interaction crédible avec un avatar 3d, capable de susciter l'engagement du participant dans une discussion. Des résultats préliminaires concordant avec une revue de littérature sur le sujet soutiennent qu'un meilleur suivi du regard par l'avatar augmente le sentiment d'intérêt que porte celui-ci sur la discussion. La précision de l'animation de l'avatar et le réalisme de ses expressions faciales jouent également un rôle important dans la crédibilité de l'expérience. Ici, l'ergonomie de l'installation matérielle et logicielle, ainsi que l'aisance d'utilisation de la solution ne doivent pas faire obstacle à la performance. Étonnamment, le réalisme visuel n'est pas une nécessité. La schématisation visuelle de l'avatar offre un meilleur contact avec le participant, suscite son intérêt et son attachement. Par contre le réalisme logique de l'expérience doit être intact afin de ne pas risquer un décrochage du participant. En somme, pour garantir une bonne immersion et un bon engagement du participant, il suffit avant tout, d'avoir un avatar attachant.