Chapitre 2: Validity of Wearable Sensors at Shoulder Joint: Combining Wireless Electromyography
4.3. Considérations au niveau du protocole expérimental et techniques – sources d’erreurs
4.3.1. Capteurs inertiels
4.3.1.1. Calibration :
Une calibration adéquate est une étape primordiale afin d’obtenir des résultats valides et fidèles. En effet, la calibration permet d’aligner les capteurs par rapport aux segments du corps, permettant ainsi une mesure plus précise de l’amplitude articulaire considérant que les calculs effectués mettent en relation un capteur par rapport à un ou plusieurs autres capteurs placés sur le corps [82]. Le même procédé est effectué avec le système de référence afin de permettre le calcul des angles [179]. C’est à partir de cette position de références que toutes les autres positions sont calculées dans le temps. Une mauvaise calibration entraîne donc une erreur systématique dans les mesures effectuées avec les capteurs. Considérant l’importance de cette étape pour l’obtention de résultats valides, de nombreuses études ont tenté d’identifier la meilleure calibration possible, mais aucun consensus n’a été obtenu jusqu’à maintenant [82, 180]. Pour la réalisation d’analyse de mouvements humains, deux calibrations sont principalement utilisées, soit une calibration statique, comme c’est le cas dans l’étude du Chapitre 2, ou encore une calibration fonctionnelle, qui consiste en une séquence de mouvements précis selon l’articulation étudiée [82]. Dans le cas du Chapitre 2, une calibration en T pour le Xsens (recommandé dans le manuel d’utilisation pour le membre supérieur)[169] et une position neutre pour le Vicon (recommandé par le fabricant)
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ont été réalisées lors de l’acquisition des données. Cependant, la différence au niveau des calibrations utilisées apportait un biais important lors du calcul de l’amplitude articulaire. Les données des deux systèmes ont donc été réinitialisées en position neutre. En effet, Bouvier et coll. ont rapporté des erreurs de mesure variant de quelques degrés à plus d’une dizaine entre deux calibrations différentes [122]. Cette modification post-traitement a grandement amélioré la précision des données et a permis de comparer les deux systèmes de façon plus optimale.
4.3.1.2. Modèle biomécanique
Le modèle biomécanique permet entre autres de calculer la position des segments, le centre de masse et, dans le cas de ce mémoire, l’amplitude articulaire. Le modèle biomécanique détermine le système d’axes qui sera utilisé pour effectuer les calculs et indique les repères anatomiques pour identifier le centre de rotation. Comme dans le cas de la calibration, il est nécessaire de sélectionner un modèle biomécanique pour chacun des systèmes utilisés, soit dans ce cas-ci les capteurs inertiels et le système de référence. Les deux modèles utilisés dans le Chapitre 2 diffèrent (Kingait et ISB), mais la séquence de rotation est la même rendant les angles calculés comparables. Robert-Lachaine et coll. ont toutefois démontré que le modèle biomécanique utilisé avec les capteurs inertiels a une influence importante sur l’angle calculé en Z et en Y lorsqu’il diffère de celui utilisé pour le système de référence [131]. Toutefois, comme l’étude du Chapitre 2 porte seulement sur l’élévation (X) (validité établie pour un axe seulement), la différence de modèle biomécanique a un impact négligeable sur les données présentées dans ce mémoire.
4.3.1.3. Complexité de la tâche :
Le niveau de complexité de la tâche est un facteur important à considérer au moment de la mise en place d’un protocole. Comme l’étude du Chapitre 1 l’a démontré, une augmentation de la complexité de la tâche est associée avec une augmentation de l’erreur de mesure et une diminution du coefficient de corrélation. En effet, les études présentant des tâches se rapprochant d’un contexte réel (ex. laver une table, nager) rapportent une erreur de mesures plus élevée [126, 128]. Le niveau de complexité d’une tâche dépend de plusieurs facteurs, dont principalement la vitesse de mouvement (courir vs marcher [155, 156]), le nombre de déplacements entre les différents plans de mouvements et la combinaison du mouvement de plus d’un segment du corps à la fois (ex. flexion de l’épaule combinée à un mouvement au tronc comme dans l’étude du Chapitre 2). Les résultats présentés dans le Chapitre 2 confirment les conclusions de la revue systématique présentée dans le Chapitre 1, en plus d’ajouter des données pour la réalisation d’une tâche complexe au niveau de l’épaule à la littérature scientifique déjà disponible.
72 4.3.1.4. Fidélité intra-évaluateur et inter-évaluateur
Les résultats du Chapitre 1 suggèrent que la fidélité intra et inter-évaluateurs sont à considérer lors de prises de mesure d’amplitude articulaire à l’aide de capteurs inertiels. Afin de diminuer les sources d’erreurs potentielles à ce niveau lors de l’étude présentée dans le Chapitre 2, l’ensemble des placements de capteurs ont été effectués par le même évaluateur. De plus, le système et les équipements (bandes velcro, bandeau pour la tête et veste en lycra) ont été utilisés selon les recommandations de la compagnie. Des velcros sont intégrés aux vestes, ce qui diminue de façon importante un positionnement sous-optimal au niveau du sternum, de la tête et des épaules. Pour ce qui est du positionnement des capteurs, des bras et des avant-bras, des repères anatomiques ont été pris en considération lors du positionnement des capteurs (acromion, épicondyle latéral et médial). L’ensemble de ces mesures a fait en sorte de minimiser le plus possible l’erreur de mesure apportée par l’évaluateur.
4.3.2. EMG
4.3.2.1. Choix du muscle à évaluer
Les résultats présentés dans le Chapitre 2 démontrent que l’activité EMG du chef antérieur serait un meilleur indicateur de demande physique à l’épaule que le chef moyen pour des tâches effectuées dans le plan sagittal. Le deltoïde antérieur serait donc le muscle à prioriser lors de l’analyse de tâches nécessitant le transport de charges. Ces résultats sont en accord avec ceux de Silvetti et coll. qui avaient démontré un effet de poids et de la hauteur à laquelle la charge était soulevée pour le deltoïde antérieur. Cependant, contrairement aux résultats présentés dans le Chapitre 2, ils n’ont pas trouvé d’effet d’interaction ce qui peut être expliqué par deux différences méthodologiques spécifiques [98]. Premièrement, les étagères étaient placées à une distance différente en fonction de leur hauteur (plus l’étagère était haute, plus le rebord était éloigné du sujet), ce qui demandait au participant de se propulser davantage vers l’avant lors du travail en élévation. Cette méthode, quoique plus représentative d’un contexte particulier d’emploi (commis d’épicerie), rend difficile la distinction entre l’effet de la distance et la hauteur à laquelle la charge est déposée. Deuxièmement, la différence entre les deux poids soulevés dans leur étude est plus petite (6 et 8 kg) que ceux utilisés dans le Chapitre 2 (2.3 et 6.8 kg), ce qui peut avoir diminué l’effet d’interaction poids x hauteur observé dans leur étude. Il y a également deux autres études qui ont présenté des résultats similaires à ceux présentés dans le Chapitre 2 [96, 97]. Les deux études présentent des résultats sur le même protocole et concluent que le RMS est augmenté pour les deux deltoïdes, mais de façon plus importante pour le chef antérieur que moyen. Toutefois, ils rapportent également un facteur de co-activation plus important pour le deltoïde moyen ce qui suggère qu’il serait également important à considérer afin de bien discriminer le niveau de demande à l’épaule.
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L’impossibilité de mesurer l’activité musculaire des muscles de la coiffe des rotateurs représente une limite de cette étude considérant qu’ils sont les muscles les plus souvent lésés au travail et que leur mesure d’activité musculaire pourrait être plus représentative du risque réel de blessures. Toutefois, comme expliqué précédemment, le deltoïde demeure un muscle approprié pour évaluer les demandes physiques à l’épaule en raison de sa superficialité et de sa grande fatigabilité lors des tâches en élévation [91]. Considérant le caractère non invasif de la mesure par EMG sans-fils et la possibilité de discriminer le niveau de demande de la tâche grâce aux mesures du deltoïde antérieur, il est possible d’imaginer l’implantation d’un protocole d’évaluation similaire à celui présenté dans le Chapitre 2 en milieu de travail pour identifier quantitativement les demandes physiques à l’épaule lors de tâches de manutention.
4.3.2.2. Variable à privilégier
Deux variables complémentaires ont été utilisées afin de quantifier la demande à l’épaule, soit le RMS et le pic d’EMG. La première représente l’activité musculaire moyenne durant l’ensemble de l’essai, plus particulièrement pendant la phase de soulèvement de charge, et la deuxième l’activité maximale durant la même période d’enregistrement. Les résultats rapportés dans ce mémoire suggèrent que le RMS serait la variable qui discriminerait le mieux le niveau de demande à l’épaule. En effet, le RMS permet de discriminer un plus grand nombre de conditions, que ce soit par rapport à la hauteur du soulèvement de charge, que par le niveau d’activité (sédentaire, léger, modérer, modérer à élever), ou encore par le poids soulevé. Pour ces raisons, si une seule variable doit être considérée, il est évident que le RMS doit être privilégié. Toutefois, le pic d’EMG, comme il représente la valeur maximale obtenue pendant tout l’essai, est intéressant à considérer comme il identifie la valeur extrême à laquelle le muscle s’est contracté. Plus d’études sont nécessaires à ce niveau afin d’identifier la valeur maximale à laquelle il est sécuritaire de soulever une charge. L’identification d’une valeur limite pourrait ainsi permettre la mise en place de lignes directrices pour assurer la sécurité des travailleurs, et ainsi diminuer la prévalence des blessures liées au travail.
4.3.2.3. Effet de la phase
La tâche de manutention effectuée peut se diviser en deux phases distinctes, le soulèvement (contractions concentriques) et le dépôt de la charge (contractions excentriques). Les résultats présentés dans le Chapitre 2 concernent seulement la phase de soulèvement. En effet, il a été démontré par Blache et coll. [96] que la phase de soulèvement génère une plus grande activité musculaire au niveau du deltoïde que la phase de dépôt, ce qui suggère qu’il y est aussi plus facile d’y voir des variations. Toutefois, il aurait été intéressant d’évaluer également la phase de dépôt
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comme le muscle deltoïde y effectue un travail excentrique, et que ce type de contraction est très souvent associée au développement de douleur [181]. En conclusion, l’utilisation de l’activité musculaire de la phase de soulèvement comme variable discrimine bien le niveau de demande de la tâche, il serait toutefois intéressant d’analyser si des informations complémentaires pourraient être obtenues en analysant la phase de dépôt de charge.