L’impact biomécanique des exosquelettes

Mélissa Moulart, ingénieur biomécanique au sein du pôle scientifique de Japet, nous explique tout sur l’impact biomécanique des exosquelettes.

Photo Melissa Moulart

Comment peut-on analyser l’impact biomécanique d’un exosquelette ? 

Pour mesurer l’impact biomécanique d’un exosquelette, il y a principalement trois paramètres à étudier : l’impact musculaire, l’impact squelettique et l’impact sur le coût énergétique.

– La mesure de l’impact musculaire, se fait généralement via des capteurs EMG (électromyogramme, NDLR). L’étude consiste à comparer l’activité musculaire avec et sans exosquelette pour des mouvements similaires puis à analyser certains paramètres tels que les moyennes, écart-types, quartiles, pics, etc.

Il existe d’autres solutions de captation en cours de développement comme les MMG (mécano-myographie, NDLR), qui consistent à écouter le bruit des muscles, dont l’utilisation est moins répandue à cause de la nécessité de post-traitement. D’autres tests sont également possibles sur du plus long terme, tels qu’un test d’endurance ou un test de force avec une machine isocinétique.

– La mesure de l’impact squelettique consiste, le plus souvent, à enregistrer le mouvement à l’aide, par exemple de centrales inertielles (IMU) ou de caméras proche infrarouge, puis à intégrer ces données dans un logiciel de simulation, permettant de calculer les charges dans chaque articulation par dynamique inverse.

– La mesure de l’impact du coût énergétique, quand à elle, est plus subtile. Il est intéressant d’étudier l’équilibre entre le coût physiologique (consommation d’oxygène, fréquence cardiaque, etc.) et le coût biomécanique (lié à la cinétique, au mouvement). Il y a, naturellement, une balance entre ces deux énergies, et il ne faut pas que l’exosquelette perturbe cet équilibre.

Les exosquelettes limitent-ils l’exposition aux facteurs de risques biomécaniques ?  

Le réel bénéfice des exosquelettes c’est de soulager des articulations fortement sollicitées. D’un point de vue biomécanique, il faut faire attention à considérer le corps dans sa globalité. L’un des avantages des exosquelettes est leur capacité à diminuer les pics d’activité musculaire, parfois liés à des faux mouvements.

Cependant, il est impossible de faire des généralités sur l’impact des exosquelettes puisque celui-ci dépend de la conception. Chaque exosquelette est spécifique mais il est possible de donner des tendances sur des ensembles de produits (membres inférieurs, membres supérieurs, dos).

On a encore peu de recul sur l’impact sur le long terme des exosquelettes, tu peux me donner ton avis ? 

L’INRS et l’AFNOR travaillent beaucoup sur le sujet pour créer un cadre normatif à l’utilisation des exosquelettes.

Il y a plusieurs études qui sont en cours mais il est difficile de passer outre une vraie étude biomécanique pour comprendre cet impact. Pour des produits comme le notre, il faut prouver que, sur le long terme, l’impact est transparent sur les personnes saines, et qu’il est bénéfique (moins de douleur tout en gardant une posture correcte) aux sujets pathologiques. Pour cela, il faut faire des études en prenant tout type de personnes et générer suffisamment de données.

Il faut faire des études régulièrement dans les années à venir pour avoir du recul et vérifier que le rapport bénéfices / risques est bon. D’ici 5 ou 10 ans, le recul sera suffisant.
C’est aux fabricants de garder contact et vérifier qu’il n’y ait pas de problèmes avec les utilisateurs. Le risque étant qu’un utilisateur ne porte plus le dispositif (car celui-ci ne lui convient pas) mais que l’information ne remonte pas jusqu’aux entreprises fabricantes d’exosquelettes.

Les exosquelettes sont comme des médicaments, il faut des preuves cliniques. En tant que dispositif médical, Japet a dû valider ses revendications via des études cliniques et assure un suivi de ses utilisateurs afin de contrôler les risques liés à l’utilisation de ses produits.

Pourquoi les exosquelettes ne peuvent pas permettre de porter plus lourd ?

L’exosquelette est là pour soulager une partie du corps. Si on augmente la charge, on se retrouve dans un cas équivalent aux problèmes initiaux, et l’exosquelette ne joue plus son rôle de soulagement des articulations mais prend alors le rôle de muscle externe.

À part dans le cas militaire, qui est un peu particulier, c’est une aberration de vouloir porter plus lourd, car cela ne fait que déplacer le problème au lieu de le résoudre. Par exemple, une personne ayant des TMS à force de porter des charges de 10kg, déclenchera des TMS si elle porte des charges de 20kg avec un exosquelette. Le problème sera toujours le même, à savoir : cette personne à des TMS.

Quels sont, aujourd’hui, les points de vigilances, d’un point de vue biomécanique, des exosquelettes ?

Pour les concepteurs d’exosquelettes, il s’agit de faire des études du corps entier, afin d’avoir une vision globale de l’impact de leur dispositif, et éviter de se focaliser sur une seule articulation en particulier. C’est assez compliqué de réaliser des études globales, parce qu’elles nécessitent une grosse mise en œuvre. Lorsque l’on propose à des personnes de réaliser des mesures, il faut que tout soit réalisé en une heure maximum, de la mise en place de capteurs et la désinstallation… si on veut des études complètes, forcément ça prend plus de temps.

De leur côté, les entreprises doivent vérifier que les utilisateurs utilisent l’exosquelette dans les bonnes conditions, en respectant un temps d’utilisation. Le suivi doit être régulier et fréquent au début, puis un suivi tous les ans sera suffisant par la suite. Si une entreprise se rend compte que ses salariés arrêtent d’utiliser l’exosquelette ou à l’inverse, s’ils veulent l’utiliser beaucoup plus que préconisé, il y a des questions à se poser.

Il est également important d’impliquer la médecine du travail qui peut anticiper un problème ou le détecter au fur et à mesure de l’utilisation de l’exosquelette.

Pour l’utilisateur, on ne doit pas vivre avec un exosquelette mais bien apprendre à l’utiliser quand on en a vraiment besoin.

D’après toi, qu’est-ce qui fait que les exosquelettes trouvent leur place en entreprise ?

Les exosquelettes sont des innovations qui ont été créés parce qu’il y avait un réel besoin.

Il y a des postes de travail qu’on ne peut pas aménager pour différentes raisons (encombrement des machines, espaces confinés, etc.). La retraite est de plus en plus tard, les personnes travaillent plus longtemps et pas toujours dans des bonnes conditions. Les exosquelettes peuvent vraiment apporter beaucoup, mais il faut que ce soit fait intelligemment. Mettre un exosquelette, ce n’est jamais anodin.

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