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RÉSUMÉ
L’objectif de cet article est d’étudier la technique de propulsion et les aspects ergonomiques des réglages du fauteuil roulant à manivelles également appelé handbike (HB). La propulsion en HB apparaît plus efficace et moins contraignante que la propulsion en fauteuil roulant à mains courantes. L’exploitation de données recueillies a permis de réaliser un modèle cinématique inverse et de simuler la propulsion en HB de façon à pouvoir tester plusieurs positions des manivelles dans l’espace. En conclusion, l’étude biomécanique de la propulsion en HB contribue à la compréhension du pattern spécifique de ce mouvement et au choix des réglages ergonomiques par les utilisateurs de ce mode de locomotion.
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Arnaud FAUPIN : Maitre de Conférences, Habilitation à Diriger des Recherches Impact de l’Activité Physique sur la Santé (IAPS), EA 6312, 83957 La Garde, France
INTRODUCTION
Si le fauteuil roulant à mains-courantes est le plus répandu et le plus étudié, des alternatives à ce mode de propulsion existent. Parmi celles-ci, les fauteuils à propulsion à manivelles que l’on appelle handbike (HB) (ou encore handcycle) se sont développés depuis une trentaine d’années. Le HB est aujourd’hui largement utilisé dans les programmes de rééducation des personnes à mobilité réduite et dans le domaine du parasport (discipline paralympique depuis 2004).
Parallèlement à son développement, la propulsion en HB est devenue un thème de recherche en pleine expansion. La récente profusion de la littérature scientifique ainsi que les derniers congrès internationaux relatifs à la mobilité des personnes en fauteuil roulant lui étant en partie consacrés, en témoignent. Cependant, les études se limitent généralement à une analyse des paramètres physiologiques et ne permettent pas de répondre avec précision aux questions relatives à l’analyse biomécanique du geste propulsif des « handbikers ».
Or pour améliorer l’entraînement et limiter les risques traumatiques liés à la propulsion en HB, une analyse biomécanique de ce mode de propulsion est indispensable. Plusieurs possibilités existent. La première consiste à analyser les gestes effectués par des sujets à l’aide de systèmes d’analyse du mouvement. La seconde consiste à simuler le mouvement. Cette seconde possibilité permet en effet de tester diverses hypothèses qui ne peuvent pas forcément l’être dans la réalité. Dans cet article, l’une et l’autre de ces techniques ont été utilisées en fonction des objectifs.
L’objectif général de cet article est d’étudier la technique de propulsion et les aspects ergonomiques des réglages du HB (en adéquation avec son utilisateur) afin d’améliorer la performance et de réduire les facteurs de risques de blessure liés à ce mode de propulsion.
Domaine : Technique d’analyse du mouvement
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Biomédical
Domaines d’application : Parasport
Principaux acteurs français :
Laboratoires : Impact de l’Activité Physique sur la Santé (IAPS), EA 6312, 83957 La Garde, France
Fédérations : Fédération Française Handisport. 42, rue Louis Lumière, 75020 Paris
Autres acteurs dans le monde : International Paralympic Committee
Contact : https://www.paralympic.org/
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1. Méthodologie : systèmes de mesures
Plusieurs systèmes de mesures (décrits dans les paragraphes suivants) ont été utilisés de manière combinée pour quantifier, puis analyser les paramètres (cinématiques, cinétiques) caractérisant la propulsion. La synchronisation a été réalisée en raccordant les différents appareils de mesure au système optoélectronique.
1.1 Systèmes de capture du mouvement lors de la propulsion en fauteuil roulant
Dans la mesure où le corps humain est extrêmement complexe, une simplification est nécessaire pour en étudier le mouvement et une modélisation du corps humain doit être réalisée. La description du mouvement passe donc par la définition d’un modèle auquel les données mesurées seront appliquées. Un modèle trop fin donnera des résultats contestables, voire incohérents, alors qu’un modèle trop macroscopique ne permettra pas d’exploiter le maximum du potentiel informatif de la mesure. Le choix du modèle représentatif du corps de l’athlète est donc important [MED 8 070]. En fonction des objectifs, nous pouvons passer d’une modélisation du corps en un point (le centre de gravité) à une modélisation multisegmentaire du corps. Avec le développement des outils de mesures, les modèles s’affinent.
Dans cet article, la partie supérieure du corps humain est considérée comme un système articulé composé de corps rigides correspondant aux segments de corps suivants : tronc, bras, avant-bras, main. Les angles d’Euler ont été choisis pour décrire le mouvement relatif des segments du corps.
Pour corriger les effets du glissement de peau, nous avons utilisé la méthode d’optimisation globale proposée par Lu et O’Connor à partir des membres inférieurs. Cette...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - COOPER (R.A.), DIGIOVINE (C.P.), -BONINGER (M.L.), SHIMADA (S.D.), -ROBERTSON (R.N.) - Frequency Analysis of 3-Dimensional Pushrim Forces and Moments for Manual Wheelchair Propulsion. - Automedica, 16, 355-65 (1998).
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(2) - FAUPIN (A.), GORCE (P.), MEYER (C.) - The effect of propulsion type and mode on handcycling biomechanics in able-bodied subjects. - Journal of Rehabilitation Research and Development, 48(9), 1049-1060 (2011).
-
(3) - FAUPIN (A.), GORCE (P.) - The effects of crank adjustments on handbike propulsion: a kinematic model approach. - International Journal of Industrial Ergonomics, 38, 577-83 (2008).
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(4) - KOREIN (J.U.) - A Geometric Investigation of Reach, Ph.D. Thesis. - University of Pennsylvania. ACM Distinguished Dissertation, Cambridge, The MIT Press. Mass. (1985).
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(5) - LU (T.W.), O’CONNOR (J.J.) - Bone position estimation from skin marker co-ordinates using global optimisation with joint constraints. - J. Biomech., 32, 129-34 (1999).
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