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1 Evaluation objective et subjective d’un exosquelette passif des membres supér

1 Evaluation objective et subjective d’un exosquelette passif des membres supérieurs B. LE TELLIERa*, T. ALBOUYa, K. LEBELa a Ergosanté – 28 ZA de Labahou, Anduze, France * b.letellier@ergosante.fr RESUME L’objectif de cette étude consistait à évaluer le Hapo ms, un exosquelette passif des membres supérieurs développé pour assister les travailleurs pour des tâches avec les bras devant soi. Douze participants ont dû réaliser une tâche statique, une tâche de manipulation manuelle et une tâche de port de charge, avec et sans exosquelette. Dans chacun des cas, des critères subjectifs (effort perçu des bras et du dos, confort) et objectifs (activité musculaire, équilibre postural) ont été évalués. Les résultats ont notamment montré une diminution de l’activité musculaire du deltoïde antérieur (-12% à -18% suivant la tâche réalisée) et du biceps brachial (-19% à -33% suivant la tâche). Aucune différence significative n’a été relevée au niveau des muscles du dos. L’équilibre postural n’a pas non plus été perturbé de manière significative du fait du port de l’exosquelette. Par ailleurs, une réduction de l’effort perçu a été observée pour l’ensemble des trois tâches (sauf pour la zone dorso-lombaire lors de la tâche 1). Pour conclure, le Hapo ms semble bien adapté pour assister les membres supérieurs lors de travaux avec les bras devant soi. Mots clés : TMS, Exosquelette, Assistance des membres supérieurs, EMG, Test d’équilibre, Questionnaire subjectif INTRODUCTION La société et le travail ne cessent d’évoluer. Bien que de nombreux emplois aient été automatisés, d’autres nécessitent toujours une intervention humaine engendrant parfois l’apparition de Troubles Musculo-Squelettiques (TMS) [1][2]. Sur l’ensemble des TMS liés à une activité professionnelle répertoriés en 2012 aux Etats-Unis, les blessures du dos et des épaules représentaient respectivement 41,2% et 13,6% [3]. D’après les résultats de la 6ème enquête d’Eurofund publiés en 2017, une tendance similaire a pu être observée en Europe : les principaux TMS rapportés par les travailleurs concernent le mal de dos (43%) et les douleurs du cou ou des membres supérieurs (41%) [4]. Les TMS d’origine professionnelle n’ont pas seulement un impact sur les salariés (problèmes physiques et/ou psychologiques, précarité…), mais aussi pour les entreprises (absentéisme, renouvellement du personnel, perte de productivité, diminution de la qualité des produits…) [5]. Depuis 2020, l’Agence Européenne pour la Sécurité et la Santé au Travail (EUOSHA) a lancé une campagne pour sensibiliser les employeurs, les travailleurs et toutes les parties prenantes de l’économie européenne aux TMS d’origine professionnelle et à leur prévention. Une des solutions permettant de réduire le risque d’apparition de TMS consiste à fournir aux travailleurs des Dispositifs d’Assistance Physique (DAP) tels que des exosquelettes. Initialement développés pour la rééducation médicale ou à des fins militaires, des solutions innovantes ont ensuite été développées pour répondre aux besoins des industriels [6][7][8][9]. Au cours des dernières années, différentes technologies ont été investiguées par les fabricants : les exosquelettes dits « actifs » fonctionnent avec des actionneurs ou des moteurs alors que les exosquelettes dits « passifs » utilisent le principe de conservation de l’énergie stockée dans des bandes élastiques ou des ressorts en composite [10]. Bien que l’utilisation d’exosquelettes semble bénéfique pour les travailleurs (réduction de l’activité musculaire par exemple) [11][12][13], d’autres études ont montré que ces technologies pouvaient aussi engendrer de l’inconfort ou des troubles physiques [10][14]. Theurel et al. ont 2 notamment souligné trois limites majeures aux précédentes évaluations scientifiques des exosquelettes des membres supérieurs [15]. Premièrement, la plupart des études se sont uniquement focalisées sur des tâches avec les mains au-dessus de la tête (pas d’investigation pour les tâches de manipulation d’objet face à soi). Deuxièmement, une réduction de l’activité musculaire des épaules n’implique pas nécessairement à une diminution du risque de TMS (il semblerait toutefois que l’utilisation d’un DAP pour une flexion de l’épaule inférieure à 90° pourrait limiter les contraintes mécaniques à l’origine de la tendinopathie au niveau sous- acromial). Troisièmement, il n’y a pas de consensus sur le fait que les exosquelettes des membres supérieurs puissent avoir (ou non) un impact sur les muscles du dos. Par ailleurs, l’INRS a montré que les DAP des épaules pouvaient également perturber l’équilibre postural du travailleur, en particulier pour les tâches de manipulation manuelle de charge de moins de 5 kg [16]. Etant donné qu’il n’existe pas encore de norme spécifique à laquelle se référer, les exosquelettes doivent être évalués via une approche globale, à savoir vis-à-vis de critères subjectifs (effort perçu, confort…) et objectifs (activité musculaire, équilibre…). L’objectif de cette étude scientifique consiste donc à évaluer un nouvel exosquelette industriel qui a été développé pour apporter une assistance physique des membres supérieurs lors de tâches avec les bras devant soi. Les limites citées précédemment ont notamment été prises en considération, raison pour laquelle il a été décidé d’analyser à la fois les muscles agonistes et antagonistes, y compris ceux qui ne bénéficient pas directement de l’assistance physique de l’exosquelette. PROTOCOLE Participants Douze sujets adultes en bonne santé (5 femmes et 7 hommes), droitiers at sans antécédant de troubles neuromusculaires ont été sélectionnés pour participer à cette étude. L’âge, la taille et la masse moyens sont les suivants : 30,3 ± 9.9 ans, 172,4 ± 11,1 cm, et 71,0 ± 17,4 kg. Il avait été demandé aux participants de ne pas effectuer d’activité physique intense au moins les deux jours précédant l’expérience afin d’éviter le risque de fatigue musculaire. Tous les participants ont par ailleurs donné leur consentement éclairé écrit et oral avant de commencer l’étude. Plan expérimental Trois tâches représentatives de travaux pouvant nécessiter une assistance des membres supérieurs ont été considérées au cours des expériences. Chaque tâche a été réalisée en laboratoire sous deux conditions : avec et sans exosquelette. La première tâche, statique, visait à reproduire des travaux avec les mains au-dessus de la tête. Les participants devaient rester 35 secondes avec leurs bras formant un angle de 105° avec le tronc, tout en tenant 1 kg dans chaque main. Un trépied ajustable a été utilisé pendant les essais afin de s’assurer que les participants maintenaient bien leurs bras suivant l’angle requis (Figure 1). Figure 1 : tâche statique avec les bras à 105°, 1 kg dans chaque main La seconde tâche était représentative d’un travail de manipulation manuelle avec les bras en avant du corps. Les participants étaient debout, face à une table dont la hauteur du piétement était ajustée pour que le plateau soit situé à 5 cm sous le sternum des participants. Il a été demandé aux participants de saisir des poids (6x 1kg + 2x 2kg) un par un et de les déplacer sur la table de gauche à droite, puis de droite à gauche (Figure 2). Cette tâche a été réalisée 3 fois avec la main droite puis trois fois avec la main gauche. 3 (a) (b) Figure 2 : tâche de manipulation manuelle de poids (6 x 1 kg + 2 x 2 kg) déplacés (a) de gauche à droite ; (b) de droite à gauche La dernière tâche consistait à transporter une charge de 6 kg entre deux endroits (Figure 3). Elle a été choisie pour répliquer des situations de travail au cours de laquelle le travailleur serait ponctuellement amené à devoir prendre une charge (outils, objet, pièce…) et la ramener à son poste pour continuer son travail. Les participants de l’étude devaient donc prendre une charge sur la table (ajustée à la même hauteur que pour la Tâche 2), se retourner et marcher 3 mètres (en ligne droite) pour la déposer sur une chaise (assise de 50 cm de haut) et se redresser. Ils devaient se baisser à nouveau pour récupérer la charge, se redresser et la rapporter sur la table. Cette tâche était répétée 10 fois de suite. (a) (b) Figure 3 : tâche dynamique de transport d’une charge de 6 kg entre (a) une table et (b) une chaise distante de 3 m Procédure A leur arrivée au laboratoire, les participants étaient accueillis et informés à la fois de l’objectif et du protocole de test. Les participants étaient invités à poser toutes les questions qu’ils souhaitaient dans le but de les rendre plus confiants et détendus avant de commencer l’expérimentation. La première étape a consisté à placer les capteurs EMG sur 6 muscles (deltoïde antérieur, biceps brachial, grand pectoral, triceps brachial, longissimus et grand dorsal) conformément aux recommandations du SENIAM [17]. Les Contractions Volontaires Maximales (CVM) de chaque muscle ont ensuite été enregistrées trois fois lors de contractions isométriques de 5 secondes, suivies de 45 secondes de repos. Selon Burden [18], les valeurs de CVM permettent de normaliser les mesures de l’activité musculaire et ainsi pouvoir comparer les résultats entre les participants. Enfin, il a été demandé aux participants de faire quelques essais de chaque tâche pour s’assurer qu’ils avaient parfaitement compris le protocole. Deux conditions ont été considérées aux cours des expérimentations : avec et sans exosquelette. Chaque participant avait préalablement été assigné à un groupe définissant l’ordre de réalisation des essais (d’abord avec puis sans exosquelette ou d’abord sans puis avec exosquelette). Une pause de 10 min a été accordée uploads/Management/article-scientifique-hapo-ms-fr.pdf