IRSST - Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail

Fusion et validation de modèles musculosquelettiques de la colonne lombaire pour la prévention et la réadaptation des travailleurs

Résumé

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.

Informations complémentaires

Catégorie : Rapport de recherche
Auteur(s) :
Projet de recherche : 2019-0018
Mis en ligne le : 20 février 2024
Format : Texte