Hakim Mecheri

Objective.: The aims of this study were to (1) to perform the transcultural adaptation from English to Canadian French of four instruments measuring return to work (RTW) expectations and two on recovery expectations, (2) assess their construct validity, and (3) to test their underlying constructs. Methods.: The instruments were translated and then adapted through pre-testing. Their construct validity was verified using hypothesis testing. Correlations between RTW and recovery-expectation instruments tested their conceptual overlap. Results.: The transcultural adaptation step was straightforward. Hypothesis testing supported three RTW-expectations and one recovery expectations’ instruments. Their correlations were low, suggesting that RTW expectations and recovery expectations instruments do not measure the same constructs. Conclusions.: Hypothesis testing allowed rejecting some instruments but supported others. Recovery expectations, referring to health and healing, should be differentiated from RTW-expectations, referring to work participation.

Older adults with chronic low back pain may report poor postural control and increased fall risks. Possible key mechanisms are altered lumbar spine proprio

Les charges imposées sur la colonne vertébrale lombaire constituent un facteur de risque important pour les maux de dos. Connaître la distribution de ces forces internes lors d’activités de travail est nécessaire autant en prévention qu’en réadaptation des travailleurs. La modélisation musculosquelettique (MS) de la colonne vertébrale est la seule approche non invasive permettant d’estimer les charges sur les structures internes de la colonne. Deux modèles ont été développés au Québec, soient un modèle par éléments finis (MEF) guidé par le mouvement et un autre guidé par des mesures électromyographiques (EMG) d’activation musculaire (modèle MEMG). Ces modèles sont donc sensibles aux stratégies individuelles de mouvement et d’activation musculaire. Un troisième modèle, permettant l’estimation de la stabilité lombaire, est aussi attaché au MEF, permettant de mieux comprendre, entre autres, les marges de stabilité et le risque d’hyper mobilité. Les objectifs généraux de la présente étude sont (1) de fusionner les trois modèles MS (MEF, MEMF, stabilité lombaire) en un modèle hybride en vue d’obtenir la solution la plus sensible aux stratégies individuelles de mouvement et d’activation des muscles du tronc, (2) de retenir les caractéristiques en lien avec la personnalisation de ce modèle tout en y intégrant les courbures naturelles de la colonne vertébrale et (3) d’implanter la technique d’étalonnage sous-maximale des signaux EMG et d’en faire la validation. Le présent rapport de recherche résume le contenu de trois articles qui ont détaillé les résultats en lien avec ces objectifs. Les résultats de ce projet ont confirmé, avec deux jeux de données indépendants impliquant des tâches statiques (article 1) et dynamiques (article 2) de levers de charges, que la technique d’étalonnage maximale des signaux EMG peut être remplacée par la technique sous-maximale. Le succès de cette validation permet d’utiliser un modèle MS solutionné par EMG chez des travailleurs souffrant de lombalgie ou n’ayant pas les aptitudes à produire les contractions maximales volontaires nécessaires à la technique d’étalonnage maximale. De plus, il a été démontré que la personnalisation du profil de la colonne vertébrale doit être prise en compte dans la modélisation MS de la colonne vertébrale (article 3). L’ensemble des résultats démontrent que les estimations portant sur le chargement articulaire (compression et cisaillement) et les indices de stabilité lombaire sont beaucoup moins sujettes aux erreurs que les estimations des forces musculaires et semblent donc à privilégier pour documenter l’exposition à différentes tâches ainsi que les effets d’intervention. Les applications de ce modèle hybride seront ainsi possibles pour l’évaluation du risque associé à différentes tâches de travail ou à titre de mesures de résultats pour évaluer les effets d’interventions ergonomiques ou cliniques. Loads on the lumbar spinal column are a significant risk factor for backaches. It is important to know the distribution of these internal forces during work activities both for prevention and for worker rehabilitation. Musculoskeletal (MS) modelling of the spinal column is the only non-invasive approach that can estimate loads on the spinal column’s internal structures.

Inertial motion capture (IMC) has gained popularity in conducting ergonomic studies in the workplace. Because of the need to measure contact forces, most of these in situ studies are limited to a kinematic analysis, such as posture or working technique analysis. This paper aims to develop and evaluate an IMC-based approach to estimate back loading during manual material handling (MMH) tasks. During various representative workplace MMH tasks performed by nine participants, this approach was evaluated by comparing the results with the ones computed from optical motion capture and a large force platform. Root mean square errors of 21 Nm and 15 Nm were obtained for flexion and asymmetric L5/S1 moments, respectively. Excellent correlations were found between both computations on indicators based on L5/S1 peak and cumulative flexion moments, while lower correlations were found on indicators based on asymmetric moments. Since no force measurement or load kinematics measurement is needed, this study shows the potential of using only the handler’s kinematics measured by IMC to estimate kinetics variables. The assessment of workplace physical exposure, including L5/S1 moments, will allow more complete ergonomics evaluation and will improve the ecological validity compared to laboratory studies, where the situations are often simplified and standardized.

L'efficacité des gants antivibrations pour réduire les vibrations transmises à la main est actuellement évaluée en laboratoire selon la méthodologie décrite dans la norme ISO 10819:2013. Cette norme évalue la transmission des vibrations à la paume de la main, mais ne tient pas compte de la transmission des vibrations aux doigts ni de l’effet du port de ces gants sur la dextérité manuelle et l’effort de préhension. Cette étude visait à développer une méthodologie afin d’améliorer l’évaluation de la transmission des vibrations par les gants antivibrations à la paume et aux doigts, tout en tenant compte de l’effet de ces gants sur la force de préhension et sur la dextérité manuelle. Pour ce faire, 10 types de gants provenant de différents fabricants ont été sélectionnés et leurs propriétés mécaniques ont été caractérisées. Les gants sélectionnés comprenaient cinq gants avec des matériaux viscoélastiques (Gel1,…, Gel5), deux gants avec des pochettes d'air (Air1 et Air2), un gant hybride, avec des pochettes d'air au niveau de la paume et un matériau viscoélastique au niveau des doigts (Hybride), un gant en caoutchouc (Caoutchouc) et un gant en tissu (Tissu). Afin d’évaluer l’influence du port de gants antivibrations sur la force de contact s’exerçant à la surface de la main, un capteur de distribution de pression a été développé pour mesurer la force de contact à l'interface main-poignée ainsi qu’à l'interface main-gant. Par la suite, des essais avec cinq sujets appliquant neuf combinaisons de forces de préhension et de poussée sur une poignée cylindrique ont été réalisés avec le capteur fixé à la surface de la main pour mesurer la force de contact sous trois conditions différentes : main nue (MN), matériau viscoélastique enveloppant la poignée (MV) et main gantée avec un gant antivibrations (MG). Lors d’une comparaison entre ces différentes conditions, la contribution des forces de préhension et de poussée sur la force de contact était respectivement de 11 % et 22 % plus élevée pour la condition MV par rapport à la condition MN. Pour la condition MG, la contribution de ces mêmes forces était respectivement de 20 % et 32 % plus élevée par rapport à la condition MN. Ces contributions plus élevées ont été attribuées au fait que le sujet devait déformer plus de matériaux (matériau viscoélastique et enveloppe externe du gant pour la condition MG), et ce, avec une amplitude plus importante (flexion du gant nécessaire pour la condition MG afin de saisir la poignée cylindrique). La transmissibilité des vibrations à la paume de la main des 10 gants sélectionnés a ensuite été évaluée à l’aide de 15 sujets selon les dispositions de la norme ISO 10819, ainsi qu’à l’index et au majeur. Cinq gants ont satisfait les critères d’atténuation des vibrations de la norme ISO 10819; il s’agit des gants Air1, Air2, Gel2, Gel5 et Hybride. Pour ces cinq gants, l’atténuation des vibrations à la paume se manifestait au-dessus de 30 Hz. Pour les doigts, ces mêmes gants atténuaient les vibrations transmises à l’index et au majeur à partir d’environ 200 Hz. Par la suite, la dextérité manuelle moyenne et grossière offerte par les gants a été évaluée selon deux tests de dextérité (ASTM F2010 et « Two Hands Turning and Placing Minnesota »), pour 11 conditions (10 gants sélectionnés et main nue) et avec 15 sujets. Par rapport à la main nue, le port d’un gant a augmenté les temps d’exécution de 14 à 73 % pour le test ASTM et de 16 à 70 % pour le test Minnesota, selon le type de gant. Les résultats ont montré également des temps d’exécution généralement plus élevés avec le test Minnesota par rapport au test ASTM. Le test Minnesota a aussi présenté une variabilité plus élevée, en plus de présenter une sensibilité moins élevée pour discriminer entre les 10 gants de l’étude (42 % versus 51 % pour le test ASTM). Par ailleurs, parmi les cinq gants satisfaisant les critères d’atténuation des vibrations de la norme ISO 10819, deux groupes distincts ont été observés pour le test ASTM. Il s’agit du gant Air1 pour le groupe offrant la moins bonne dextérité et des gants Gel2, Gel5, Air2 et Hybride pour le groupe offrant la meilleure dextérité. Pour le test Minnesota, on note également l’existence de deux groupes distincts, constitués du gant Air1 pour le groupe offrant la moins bonne dextérité et des gants Gel2 et Air2 pour le groupe offrant la meilleure dextérité. Les gants Gel5 et Hybride constituaient un groupe intermédiaire, chevauchant les deux groupes distincts. Afin d’établir une méthodologie visant à évaluer l’effet du port de gants antivibrations sur la force de préhension, l'activation musculaire a été mesurée par électromyographie de surface pour quatre muscles de l'avant-bras, à savoir le grand palmaire (GP), le fléchisseur commun des doigts (FCD), le premier radial (PR) et l'extenseur commun des doigts (ECD). Ces mesures ont été effectuées pour 11 conditions de gant (main nue et les 10 gants sélectionnés)...

Les troubles musculosquelettiques (TMS) et particulièrement ceux au bas du dos affectent de nombreux travailleuses et travailleurs chaque année au Québec (Vézina et al., 2011). Le chargement mécanique au bas dos est reconnu comme un facteur de risque pouvant mener au développement de maux de dos, et la manutention de charges peut occasionner des chargements importants et répétés. La façon habituelle de quantifier le chargement au dos des individus est d’estimer le moment qui s’exerce à l’articulation lombo-sacrée (L5/S1). L’estimation de ce moment se fait généralement en laboratoire et nécessite la connaissance de la position et de l’orientation de chacun des segments de la personne ainsi que la charge externe qui s’exerce sur elle, soit aux mains ou aux pieds. Cette approche, de type laboratoire, nécessite beaucoup d’instrumentation et peut difficilement s’appliquer en milieu de travail. Cette étude s’inscrit dans la continuité des travaux de recherche de l’IRSST sur la manutention visant, entre autres, la quantification du chargement mécanique au bas du dos en milieu de travail. L’objectif poursuivi est de développer et valider une approche permettant d’estimer le moment en L5/S1 à partir des mesures d’un nombre restreint de capteurs sur la personne manutentionnaire afin de limiter l’encombrement de celle-ci. Grâce à des techniques d’apprentissage machine (réseau de neurones artificiels), les données de Delisle et al. (2016), de Plamondon et al. (2012) et de Plamondon et al. (2010) menés en laboratoire ont servi à élaborer une approche capable d’estimer le moment en L5/S1, en ne nécessitant que la mesure des mouvements du tronc et du bassin et de l’activité musculaire des extenseurs du dos. Deux types de réseaux de neurones ont été comparés afin d’identifier le plus performant. Un réseau de neurones récurrents à mémoire court terme et long terme a été retenu, non seulement en raison d’une performance supérieure, mais aussi en raison de sa rapidité d’exécution. Un algorithme permettant d’automatiser le contrôle de qualité des signaux représentant l’activité musculaire a également été développé afin de faciliter l’utilisation future de l’approche. Les résultats révèlent que l’approche permet d’expliquer 80 % de la variance du moment en L5/S1, en comparaison avec un modèle de référence de type laboratoire, avec une erreur quadratique moyenne de l’ordre de 21 N m. Il s’agit d’une performance très acceptable pour une approche de ce type, Cette approche peut être utilisée tant auprès de femmes que d’hommes manutentionnaires lors des manutentions des boîtes de zéro à 23 kg sur une distance de moins de 1,5 mètre, manipulées à des hauteurs variées entre le sol et les épaules, sans restreindre les déplacements de pieds.

Les troubles musculosquelettiques lors d’activités de manutention manuelle (MM) sont encore très présents dans nos milieux de travail. Les facteurs de risque biomécanique les plus souvent associés aux douleurs au dos incluent la manutention manuelle, les répétitions excessives, les torsions du tronc et les levers de charges lourdes. Plusieurs déterminants d’une tâche de MM ont été étudiés pour déterminer leur importance sur l'exposition physique des travailleurs. Par exemple, la hauteur de la charge, la distance initiale de la charge par rapport au corps, la masse soulevée et la vitesse du soulèvement sont tous des déterminants liés à la grandeur du moment externe L5/S1 ou à celle de la force de compression. L’une des mesures de prévention les plus fréquemment préconisées en MM vise à soulever les caisses dans une posture symétrique afin d’éviter les mouvements de torsion du tronc. Une des façons de limiter les asymétries de posture consiste à faire face à la charge à soulever et à laisser les pieds de se déplacer librement. Le placement des pieds est un paramètre clé pour décrire le comportement moteur du manutentionnaire (Ma) pour se rapprocher de la charge à soulever, pour diminuer les asymétries de postures, et pour se déplacer du lieu de prise vers le lieu de dépôt (phase de transition). Toutefois, il existe très peu d’informations disponibles sur les différentes stratégies de déplacement des pieds durant cette phase. Une étude a proposé une métrologie pour classifier et pour quantifier les déplacements des pieds (Wagner et al., 2009, 2010), mais cette méthode comportait des limites importantes. L’objectif général de cette recherche visait principalement à s’approprier la méthode de Wagner et al. (2009, 2010) en l’adaptant aux besoins de cette étude et à valider la méthode améliorée en permettant de quantifier les déplacements des manutentionnaires. Une nouvelle taxonomie capable de déterminer les stratégies de déplacement des pieds des Ma a donc été développée et validée, puis appliquée sur des données existantes de Plamondon et al. (2010, 2014) pour définir les stratégies de placements des pieds les plus communes (chapitre 3) et aussi celles entre des Ma experts et novices (chapitre 4). Comme les techniques d'apprentissage automatique (Machine Learning) sont de plus en plus populaires et amènent des économies de temps d’analyse (surtout en limitant le temps d’observations manuelles), une technique proposant un classement automatique des stratégies de placement des pieds par apprentissage automatique a été énoncée (chapitre 5), puis mise à l’épreuve dans une comparaison entre des observations réelles et celles prédites par cette technique (chapitre 6). Enfin, une phase expérimentale en laboratoire consistait à appliquer la méthode de détection des pas sur 15 Ma novices sous l’effet de quatre déterminants majeurs en manutention : la hauteur de prise et de dépôt; la distance de transfert (contraignant la possibilité de déplacer les pieds); la masse de la charge; et la cadence (chapitre 7). Dans les retombées majeures, nous avons maintenant une méthode pour classifier par observations et de façon automatique les placements des pieds. De nouvelles connaissances sur les stratégies de placement et de déplacement des pieds chez les experts et les novices ont également été ajoutées ce qui permettra de bonifier les programmes de formation en manutention. À titre d’exemple, les experts ont tendance à opter pour une stratégie de déplacement des pieds plus statique et progressive, alors que les novices sont plus fluides et variables. Les stratégies de placement des pieds ont aussi des impacts sur les moments résultants et asymétriques à l’instant du lever. Enfin, cette méthode améliorée devrait servir à mieux documenter les déplacements des pieds des manutentionnaires en laboratoire et éventuellement lors d’observations du travail réel en entreprise.

Les études terrain avec des systèmes ambulatoires capables de mesurer la cinématique du corps humain sont maintenant possibles. Toutefois, ces systèmes de mesure sont souvent très onéreux, ce qui pourrait empêcher les entreprises ou encore les intervenants de se les procurer. L’objectif de cette recherche était de valider un nouveau système ambulatoire abordable (Perception Neuron Noitom de moins de 2 000 $ CA) pour mesurer la cinématique complète du corps humain et fournir une rétroaction fidèle de la tâche réalisée en utilisant ici l’exemple du travail de manutentionnaires. Pour ce faire, cinq sujets ont été recrutés et des mesures en laboratoire ont été effectuées. Le système se compose de 17 senseurs magnéto-inertiels (centrales inertielles) disposés sur les différents segments du corps humain : pieds, jambes, cuisses, pelvis, sternum, tête, scapulas, bras, avant-bras et mains. Ces centrales inertielles sont composées de trois capteurs triaxiaux : accéléromètres, gyroscopes et magnétomètres. Les mesures de ces trois capteurs sont fusionnées pour estimer l’orientation de la centrale inertielle dans l’espace 3D. Le système a été comparé en laboratoire à un système de référence reconnu comme valide, soit le système optoélectronique « Optotrak » de NDI. Les résultats obtenus en laboratoire ont démontré que le système Neuron réussissait à mesurer la cinématique de la majorité des segments corporels avec des erreurs quadratiques moyennes (RMSE) oscillant autour d’un seuil acceptable de 5° dans le plan sagittal. Les perspectives d’utilisation de ce type de système sont prometteuses. En plus de pouvoir fournir une rétroaction aux travailleurs en formation sur les façons de réaliser leurs tâches, le système pourrait aussi être utilisé pour une mesure partielle de l’exposition physique d’un travailleur, pour autant que son environnement de travail ne présente pas de fortes perturbations magnétiques.