Analyse physiologique et biomécanique du travail d'un exosquelette passif pour soutenir les processus de levage et de flexion professionnels (ADVANCE)

MÉTHODES Différentes expériences seront réalisées.

1. Les chercheurs testeront six conditions expérimentales différentes en laboratoire, qui sont une combinaison d'exosquelette (avec ou sans Laevo®), de tâche (statique ou dynamique) et d'angle du genou uniquement pour la tâche dynamique (fléchie ou étendue). Au sein de chaque combinaison, les enquêteurs testeront trois directions de travail différentes (avant vs gauche vs droite), réalisées en modifiant la posture de travail (flexion du tronc vs rotation du tronc gauche vs rotation du tronc droit). En utilisant le plan de Williams unique pour six conditions, les enquêteurs ont estimé la taille de l'échantillon à 36 sujets (c'est-à-dire un multiple de six). À l'aide d'une plaque de force, de capteurs d'accélération et de posture, la force de compression du genou peut être estimée à l'aide d'une modélisation inverse 2D. Avec un système électromyographique, l'activité musculaire des muscles cibles sélectionnés à différentes parties du corps (c'est-à-dire les jambes, le tronc et les épaules) peut être enregistrée. La fréquence cardiaque sera enregistrée par électrocardiographie.
2. Les enquêteurs testeront quatre conditions différentes, qui sont une combinaison d'exosquelette (avec ou sans Laevo®) et d'angle du genou (fléchi ou étendu). Au sein de chaque combinaison, les enquêteurs testeront trois charges différentes portées (0 kg, 8 kg, 16 kg) et cinq angles de flexion du tronc différents (0°, 30°, 60°, 60°, 30°). L'activité musculaire, la position, la fréquence cardiaque et les forces de réaction au sol seront enregistrées.
3. Les enquêteurs testeront trois tests fonctionnels différents. Les résultats pour cet objectif sont le temps enregistré pour effectuer la tâche fonctionnelle ou industrielle et la difficulté perçue notée sur une échelle de notation numérique à 11 points.
4. Les chercheurs utiliseront le modèle de colonne lombaire développé par le groupe de recherche Biomécanique et Biorobotique du cluster de recherche Simulation Technology de l'Université de Stuttgart. Le modèle comprend une colonne vertébrale en bois détaillée avec des disques, des ligaments et des muscles non linéaires. En utilisant les mesures de l'expérience, ce modèle est capable de prédire comment les forces internes de la colonne lombaire changent à la suite de forces externes (c'est-à-dire le port et l'utilisation de l'exosquelette Laevo®).

ANALYSES Selon le paramètre de résultat, différentes analyses seront effectuées incluant un nombre variable de variables indépendantes.

1. Les effets de l'exosquelette (avec ou sans), de la tâche (statique ou dynamique), de l'angle du genou (fléchi ou étendu ; uniquement pour la tâche dynamique) et de la posture de travail (flexion du tronc vs rotation du tronc gauche vs rotation du tronc droit) ) seront évalués à l'aide d'une analyse de la variance à mesures répétées à quatre facteurs (RM-ANOVA) ou d'une équation d'estimation généralisée (GEE) plus robuste.
2. Les effets de l'exosquelette (avec vs sans), de l'angle du genou (fléchi vs étendu), de la charge portée (0 kg vs 8 kg vs 16 kg) et de l'angle de flexion du tronc (0° vs 30° vs 60°) seront évalué à l'aide d'un RM-ANOVA ou d'un GEE.
3. L'effet de l'exosquelette (avec ou sans) sur le temps et la difficulté perçue de chaque test fonctionnel ou industriel sera évalué à l'aide d'un test T apparié. De plus, la charge musculaire de plusieurs muscles sera également évaluée.

PROTECTION DES DONNÉES Tous les sujets participants recevront un remboursement de 45 € après la fin de l'étude. Les sujets signeront un consentement éclairé et leurs données seront numériquement pseudonymisées pour garantir l'anonymat.

TÂCHES SIMULÉES

1. Tâche de tri statique, d'une durée de 1,5 minutes, dans laquelle les sujets sont exposés à 6 conditions expérimentales : exosquelette (2 niveaux : sans vs. avec) X posture de travail (3 niveaux : rotation du tronc à gauche vs orientation frontale vs rotation du tronc à droite).
2. Tâche de levage dynamique, deux séries de cinq répétitions chacune, dans lesquelles les sujets sont exposés à 12 conditions expérimentales : exosquelette (2 niveaux : sans vs. avec) X posture de travail (3 niveaux : rotation du tronc gauche vs orientation frontale vs rotation du tronc droit) X angle du genou (2 niveaux : allongé/voûté vs fléchi/accroupi).
3. Tâches fonctionnelles : un cours dans lequel plusieurs tâches professionnelles pertinentes (cueillette et placement, forage) et des tests standardisés (s'asseoir et se tenir debout, marcher dans les escaliers) sont évalués sur la performance, la tension perçue subjectivement et la charge musculaire.
4. Tâche de maintien statique, pour laquelle les sujets ont été exposés à 18 conditions différentes : exosquelette (2 niveaux : sans vs. avec) X poids de maintien (3 niveaux : 0kg vs 8kg vs 16kg) X angle de flexion du tronc (3 niveaux : 0° vs 30° vs 60°).

REMARQUE IMPORTANTE --- Sur cette plate-forme, UNIQUEMENT les résultats de la tâche de tri statique seront signalés. Les résultats des autres parties de l'étude seront rapportés dans la publication respective. Des liens vers ces publications seront ajoutés dès qu'ils seront publiés et disponibles. --- NOTE IMPORTANTE