Soutenance de thèse de Eli Gabriel AVINA BRAVO

Conception, développement et validation d'un système intelligent de mesure physiologique et biomécanique embarqué : Vélo à assistance électrique avec IA pour les interventions thérapeutiques et la prévention santé.


Titre anglais : Design, Development, and Validation of an Intelligent On-board Physiological and Biomechanical Monitoring System: AI-Enabled Electric-Assisted Bicycle for Therapeutic Interventions and Health Prevention.
Ecole Doctorale : GEETS - Génie Electrique Electronique,Télécommunications et Santé : du système au nanosystème
Spécialité : Ingéniérie pour la santé et pour le vivant
Etablissement : Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse
Unité de recherche : UPR 8001 - LAAS - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes


Cette soutenance a eu lieu lundi 08 avril 2024 à 10h00
Adresse de la soutenance : LAAS-CNRS, 7 Av. du Colonel Roche, 31400 Toulouse - salle Salle de Conférences

devant le jury composé de :
Georges SOTO ROMERO   Professeur des universités   INU Champollion   Directeur de thèse
Camel TANOUGAST   Professeur des universités   Université de Lorraine   Rapporteur
Virginie BLONDEAU-PÂTISSIER   Maîtresse de conférences   Université Bourgogne-Franche-Comté   Rapporteur
Isabelle BERRY   Professeure des universités - praticienne hospitalière   CNRS Occitanie Ouest   Président
Frédérique HINTZY   Professeur des universités   Université Savoie Mont-Blanc   Examinateur
Jean-Yves FOURNIOLS   Professeur des universités   INSA Toulouse   CoDirecteur de thèse


Résumé de la thèse en français :  

Selon les projections de l'Organisation mondiale de la santé (OMS), il est estimé qu'en 2050, plus de 22 % de la population mondiale aura 60 ans ou plus. Cette évolution démographique s'accompagne d'une prévalence croissante des maladies chroniques. En France, une personne sur quatre souffre actuellement d'une maladie chronique, un chiffre qui atteint trois personnes sur quatre chez les personnes âgées de 65 ans et plus. Ces maladies contribuent de manière significative à la mortalité, représentant 74 % du nombre total de décès en 2019. Heureusement, bon nombre de ces affections peuvent être prévenues ou retardées en suivant les recommandations d'activité physique de l'OMS. De nombreuses études ont démontré l'impact profond de l'activité physique sur la prolongation de l'espérance de vie et l'amélioration de la qualité de vie de la population. Dans cette optique, les objectifs de recherche de cette étude s'inscrivent dans le domaine de la Gestion de la santé prédictive (PHM) et de la prescription du sport, en mettant l'accent sur le parcours de soins des patients atteints de maladies chroniques. Cependant, la modalité précise du contrôle, en particulier le mécanisme de rétroaction concernant le comportement des individus pendant l'activité physique, reste à déterminer. Pour relever ce défi, le projet propose la mise en place d'un dispositif médical connecté, spécifiquement un vélo à assistance électrique intégré à une intelligence artificielle embarquée. Cette combinaison vise à recueillir des données et à contribuer à la prévention des pathologies chroniques chez les individus. L'effort scientifique principal consiste à concevoir et intégrer une architecture matérielle et logicielle innovante et adaptable, en incorporant des capteurs de pointe utilisant une technologie flexible. Ce cadre permet la surveillance à la fois des cyclistes occasionnels et expérimentés pendant leur pratique, en permettant un contrôle intelligent du niveau d'assistance électrique et la mise en œuvre d'instructions médicales basées sur des évaluations médicales préalables.

 
Résumé de la thèse en anglais:  

According to projections by the World Health Organization (WHO), it is estimated that by 2050, more than 22% of the global population will be aged 60 years or older. This demographic shift is accompanied by a growing prevalence of chronic diseases. In France, one in four individuals currently suffers from a chronic condition, a proportion that rises to three out of four among those aged 65 and above. These diseases significantly contribute to mortality, accounting for 74% of total deaths in 2019. Fortunately, many of these conditions can be prevented or delayed by adhering to the physical activity recommendations provided by the WHO. Extensive research has demonstrated the profound impact of physical activity on prolonging lifespan and enhancing overall quality of life across populations. With this perspective in mind, the research objectives of this study lie within the realm of Prognosis Health Management (PHM) and prescription sports, with a specific emphasis on the healthcare trajectory of patients with chronic conditions. However, the precise methodology for control, particularly the feedback mechanism pertaining to individuals' behavior during physical activity, remains to be delineated. To tackle this challenge, the project proposes the implementation of a connected medical device, specifically an electric-assisted bicycle integrated with embedded artificial intelligence. This combination aims to collect data and contribute to the prevention of chronic pathologies for individuals. The primary scientific endeavor entails designing and integrating an innovative and adaptable hardware and software architecture, incorporating state-of-the-art sensors that utilize flexible technology. This framework facilitates the monitoring of both occasional and experienced cyclists during their practice, enabling intelligent control of the level of electrical assistance and the implementation of medical instructions based on prior medical assessments.

Mots clés en français :Système de surveillance,Activité phyisque,Système embarquée,Vélo électrique,Santé,Entraînement personnalisé
Mots clés en anglais :   Monitoring System,Physical Activity,Embedded System,E-bike,Health,Personalized Training