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1 - MÉTHODOLOGIE : SYSTÈMES DE MESURES

2 - POSITION ERGONOMIQUE DU SUJET DANS LE HB ET MODE DE PROPULSION

3 - MODÉLISATION ET SIMULATION

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

6 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : RE294 v1

Conclusion
Biomécanique et parasports - Application à la propulsion en fauteuil roulant à manivelles

Auteur(s) : Arnaud FAUPIN

Relu et validé le 07 nov. 2022

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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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Auteur(s)

  • 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.

Points clés

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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re294


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4. Conclusion

Cet article 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. Cette étude a révélé l’importance du rôle joué par les mouvements du tronc lors de cette propulsion. En effet, des différences notoires d’amplitudes du tronc (flexion/extension, inclinaison et/ou rotation, selon les conditions) ont été trouvées non seulement entre les deux populations, mais également selon la position ergonomique du sujet dans le HB et les réglages des manivelles. Ceci pourrait expliquer que le pattern des forces exercées sur les pédales diffère sensiblement selon les modes de propulsion testés.

Enfin, 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. Si nous avons montré que le modèle cinématique inverse réalisé est fiable et relativement simple de procédure et d’utilisation, nous ne l’avons cependant testé que sur deux sujets. Il convient, en conséquence, de concevoir cette étude comme une première étape permettant, par la suite, de généraliser nos résultats sur l’ensemble de la population en recherchant les invariants du mouvement. Compte tenu des limites de notre simulation et du fait que les facteurs de TMS ne se réduisent pas aux amplitudes et butées articulaires, il nous est difficile de pouvoir recommander une position des manivelles pertinente. Nous nous sommes simplement limités, dans cette étude, à la formulation d’hypothèses sur un réglage de manivelles optimal afin de réduire les risques de TMS.

Cependant, ce travail de recherche ouvre de grandes perspectives à court et moyen termes. En effet, la série d’expérimentations que nous avons réalisée nous a permis de quantifier certains paramètres cinématiques, cinétiques lors de la propulsion du handbike. Cette base de données expérimentales nous servira pour développer notre modèle cinématique.

Les paramètres liés à la configuration du HB, comme le réglage des manivelles (hauteur, largeur, forme, à poignée…), l’inclinaison du dossier ou encore l’éloignement de l’assise par rapport aux manivelles seront pris en compte dans la modélisation pour mettre en évidence leur influence respective. Les paramètres liés...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (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).

  • (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).

  • (4) - KOREIN (J.U.) -   A Geometric Investigation of Reach, Ph.D. Thesis.  -  University of Pennsylvania. ACM Distinguished Dissertation, Cambridge, The MIT Press. Mass. (1985).

  • (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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