Estimation de l'impédance mécanique au coude à l'aide de signaux électromyographiques

Abstract

Les lésions attribuables au travail répétitif (LATR) représentent un problème significatif pour la société (impact économique de 45 à 54 milliards de dollars). C'est pourquoi il est essentiel d'avoir l'instrumentation et la méthodologie nécessaire pour mesurer le comportement d'un travailleur en ce qui a trait à l'utilisation de son système musculo-squelettique et ainsi mieux comprendre l'origine des LATR. Le couple et l'impédance mécanique aux articulations sont des variables très utiles dans la compréhension du contrôle du mouvement d'un membre. Cependant, il n'existe aucune méthode à ce jour pour mesurer ces variables dans une tâche en milieu de travail. Ce projet consiste à utiliser les signaux électromyographiques (EMG) pour estimer l'impédance mécanique du coude pour un angle de contraction constant. Pour ce faire, nous avons utilisé un manipulateur à 2 d.d.l., dont un des axes était fixé, afin de perturber l'avant-bras droit de 19 sujets. Le biceps et le triceps étaient instrumentés de quatre électrodes EMG chacun. Après avoir calibré les signaux EMG du sujet à 50% de la contraction maximale volontaire (CMV), deux types de perturbations pseudo-aléatoires ont été imposées aux sujets, soit une série de perturbations à différents niveaux de forces constantes et une série de rampes de perturbations en force. Lors de tous les essais, les signaux EMG ont été enregistrés ainsi que la réponse dynamique de l'avant-bras. La technique des moindres carrés a été utilisée afin d'identifier les paramètres de l'impédance mécanique (1, B et K). Dans un premier temps, l'inertie est obtenue lors d'une perturbation pseudo-aléatoire 0-6 Hz en position lorsque le sujet demeure détendu. L'amortissement et la rigidité sont obtenus avec une perturbation pseudo-aléatoire 0-15 Hz en force. L'étude a démontré qu'il est possible d'utiliser les signaux EMG du biceps et du triceps pour obtenir la rigidité du coude pour un angle constant avec un"percent variance accounted for" (%VAF) allant jusqu'à 89,5%. Le modèle semble valide pour des variations lentes du niveau de contraction. Cependant, l'étude n'a pu démontrer de relation entre l'amortissement et le niveau de contraction. De plus, nous n'avons pas observé de différence significative entre le processeur EMG multiple canaux avec whitening et le processeur EMG simple canal sans whitening.