Ergonomics Commons^™

Development And Validation Of A Subject-Specific Integrated Finite Element Musculoskeletal Model Of Human Trunk With Ergonomic And Clinical Applications, Farshid Ghezelbash, Amir Hossein Eskandari, Amir Jafari Bidhendi, Aboulfazl Shirazi-Adl, Christian Lariviere

Études primaires

Biomechanical modeling of the human trunk is crucial for understanding spinal mechanics and its role in ergonomics and clinical interventions. Traditional models have been limited by only considering the passive structures of the spine in finite element (FE) models or incorporating active muscular components in multi-body musculoskeletal (MS) models with an oversimplified spine. To address those limitations, we developed a subject-specific coupled FE-MS model of the trunk and explored its applications in ergonomics and surgical interventions. A parametric detailed FE model was constructed, integrated with a muscle architecture, and individualized based on existing datasets. Our comprehensive validation encompassed tissue-level responses, …

Fusion Et Validation De Modèles Musculosquelettiques De La Colonne Lombaire Pour La Prévention Et La Réadaptation Des Travailleurs, Christian Larivière, Farshid Ghezelbash, Amir Eskandari, Denis Gagnon, Hakim Mecheri, Navid Arjmand, Aboulfazl Shirazi-Adl

Rapports de recherche scientifique

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 …

Analyse Du Concept De Marge De Manœuvre En Ergonomie Du Point De Vue Du Contrôle De La Motricité Humaine, Philippe Corbeil, André Plamondon, Denys Denis

Rapports de recherche scientifique

Le concept de marge de manœuvre se définit comme la liberté dont dispose un travailleur pour élaborer différentes façons de travailler afin de répondre aux exigences de production, et ce, sans effet défavorable sur sa santé (Coutarel, Caroly, Vézina et Daniellou, 2015; St-Vincent et al., 2011). Une forte charge de travail jumelée à une faible latitude décisionnelle restreint l’élaboration des gestes et pourrait pénaliser ainsi la santé des opérateurs. Les connaissances actuelles des façons de faire des manutentionnaires, qu’ils soient experts ou non, ne nous permettent pas d’apprécier dans sa totalité l’ampleur de cette liberté lorsqu’un individu doit répéter …

Développement D’Un Outil Personnalisé D’Aide À La Décision En Vue De Minimiser Les Risques En Manutention Impliquant Des Postures Symétriques Et Asymétriques, Aboulfazl Shirazi-Adl, Navid Arjmand, André Plamondon

Rapports de recherche scientifique

Les charges excessives imposées sur la colonne vertébrale lombaire constituent un facteur de risques important pour les maux de dos. La modélisation biomécanique de la colonne vertébrale est la seule approche non invasive permettant d’estimer ces charges, mais la complexité de ces modèles limite leur utilisation par des ergonomes. Pour aider ces derniers à identifier des situations à risque de blessures au dos afin de limiter le chargement aux structures lombaires, il existe des outils d’aide à la décision comme l’équation de levage du NIOSH (Revised NIOSH Lifting Equation, Waters et al., 1993) ainsi que les tables …

Développement, Validation Et Application D’Une Méthode Quantitative Pour Évaluer Les Déplacements Des Pieds Des Manutentionnaires, André Plamondon, Antoine Muller, Xavier Robert-Lachaîne, Jasmin Vallée-Marcotte, Denys Denis, Christian Larue, Hakim Mecheri, Philippe Corbeil

Rapports de recherche scientifique

Les troubles musculosquelettiques lors d’activités de manutention manuelle (MM) sont encore très présents dans nos milieux de travail. Les facteurs de risque biomécanique les plus souvent associés aux douleurs au dos incluent la manutention manuelle, les répétitions excessives, les torsions du tronc et les levers de charges lourdes. Plusieurs déterminants d’une tâche de MM ont été étudiés pour déterminer leur importance sur l'exposition physique des travailleurs. Par exemple, la hauteur de la charge, la distance initiale de la charge par rapport au corps, la masse soulevée et la vitesse du soulèvement sont tous des déterminants liés à la …

Effet De L’Expertise Et Du Sexe Sur Les Contraintes À L’Épaule En Manutention, Etienne Goubault, Romain Martinez, Najoua Assila, Jennifer Dowling-Medley, Élodie Monga-Dubreuil, Sophie-Anne Scherrer, André Plamondon, Mickaël Begon

Rapports de recherche scientifique

L’atteinte de troubles musculosquelettiques (TMS) parmi les travailleurs et travailleuses au Québec était récemment estimée à 732 000 cas (Stock et al., 2014). Ces TMS sont associés aux activités professionnelles impliquant des efforts physiques prolongés, intenses et/ou répétitifs, telles que des tâches d’assemblage, de manutention, d’aide à la personne ou encore de maintien de posture prolongée sur un poste de travail. Les membres supérieurs, qui représentaient 30,1 % des cas de TMS déclarés et acceptés au Québec de 1998 à 2007 (Michel et al., 2010), sont les plus touchés après le dos. Plus particulièrement, l’épaule figure comme l’articulation …

Effects Of Motion Segment Simulation And Joint Positioning On Spinal Loads In Trunk Musculoskeletal Models, F. Ghezelbash, A. H. Eskandari, A. Shirazi-Adl, N. Arjmand, Z. El Ouaaid, A. Plamondon

Études primaires

Musculoskeletal models represent spinal motion segments by spherical joints/beams with linear/nonlinear properties placed at various locations. We investigated the fidelity of these simplified models (i.e., spherical joints with/without rotational springs and beams considering nonlinear/linear properties) in predicting kinematics of the ligamentous spine in comparison with a detailed finite element (FE) model while considering various anterior-posterior joint placements. Using the simplified models with different joint offsets in a subject-specific musculoskeletal model, we computed local spinal forces during forward flexion and compared results with intradiscal pressure measurements. In comparison to the detailed FE model, linearized beam and spherical joint models failed to …

Accuracy And Repeatability Of Single-Pose Calibration Of Inertial Measurement Units For Whole-Body Motion Analysis, Xavier Robert-Lachaine, Hakim Mecheri, Christian Larue, André Plamondon

Études primaires

Portable inertial measurement units (IMUs) are suitable for motion analysis outside the laboratory. However, IMUs depend on the calibration of each body segment to measure human movement. Different calibration approaches have been developed for simplicity of use or similarity to laboratory motion analysis, but they have not been extensively examined. The main objective of the study was to determine the accuracy and repeatability of two common single-pose calibrations (N-pose and T-pose) under different conditions of placement (self-placement and passive placement), as well as their similarity to laboratory analysis based on anatomical landmarks. A further aim of the study was to …

Difference Between Male And Female Workers Lifting The Same Relative Load When Palletizing Boxes, André Plamondon, Christian Larivière, Denys Denis, Hakim Mecheri, Iuliana Nastasia

Études primaires

A few biomechanical studies have contrasted the work techniques of female and male workers during manual material handling (MMH). A recent study showed that female workers differed from males mostly in the strategy they used to lift 15-kg boxes from the ground, especially regarding task duration, knee and back postures and interjoint coordination. However, the lifting technique difference observed in females compared to males was perhaps due to a strength differences. The objective of this study was to test whether female workers would repeat the same lifting technique with a load adjusted to their overall strength (females: 10 kg; males: …

Effect Of Local Magnetic Field Disturbances On Inertial Measurement Units Accuracy, Xavier Robert-Lachaine, Hakim Mecheri, Christian Larue, André Plamondon

Études primaires

Inertial measurement units (IMUs), a practical motion analysis technology for field acquisition, have magnetometers to improve segment orientation estimation. However, sensitivity to magnetic disturbances can affect their accuracy. The objective of this study was to determine the joint angles accuracy of IMUs under different timing of magnetic disturbances of various durations and to evaluate a few correction methods. Kinematics from 12 individuals were obtained simultaneously with an Xsens system where an Optotrak cluster acting as the reference system was affixed to each IMU. A handling task was executed under normal laboratory conditions and imposed magnetic disturbances. Joint angle RMSE was …

A Biomechanical Comparison Between Expert And Novice Manual Materials Handlers Using A Multi-Joint Emg-Assisted Optimization Musculoskeletal Model Of The Lumbar Spine, Denis Gagnon, André Plamondon, Christian Larivière

Études primaires

Expertise is a key factor modulating the risk of low back disorders (LBD). Through years of practice in the workplace, the typical expert acquires high level specific skills and maintains a clean record of work-related injuries. Ergonomic observations of manual materials handling (MMH) tasks show that expert techniques differ from those of novices, leading to the idea that expert techniques are safer. Biomechanical studies of MMH tasks performed by experts/novices report mixed results for kinematic/kinetic variables, evoking potential internal effect of expertise. In the context of series of box transfers simulated by actual workers, detailed internal loads predicted by a …

Subject-Specific Biomechanics Of Trunk: Musculoskeletal Scaling, Internal Loads And Intradiscal Pressure Estimation, F. Ghezelbash, A. Shirazi-Adl, N. Arjmand, Z. El-Ouaaid, A. Plamondon

Études primaires

Development of a subject-specific computational musculoskeletal trunk model (accounting for age, sex, body weight and body height), estimation of muscle forces and internal loads as well as subsequent validation by comparison with measured intradiscal pressure in various lifting tasks are novel, important and challenging. The objective of the present study is twofold. First, it aims to update and personalize the passive and active structures in an existing musculoskeletal kinematics-driven finite element model. The scaling scheme used an existing imaging database and biomechanical principles to adjust muscle geometries/cross-sectional-areas and passive joint geometry/properties in accordance with subjects’ sex, age, body weight and …