Les exosquelettes ont fait leurs preuves dans tous les domaines. Ils permettent de retrouver la mobilité, d’accélérer les séances de rééducation et de diminuer les TMS. Pourtant, leur adoption exige une certaine prudence. En effet, mal ajustés et mal alignés, ils peuvent provoquer certains risques qu’il est nécessaire de connaître avant de se lancer dans leur acquisition. Dans cet article, nous vous exposons les risques des exosquelettes et les contre-indications pour une utilisation et pour des résultats 100 % optimaux.
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Risques des exosquelettes : les dangers mécaniques et physiques
Porter un exosquelette n’est pas sans danger pour l’utilisateur. Les risques des exosquelettes d’origine mécanique tels que ceux de collision, d’écrasement ou de lésions articulaires peuvent survenir. C’est le cas également pour les risques physiques qui réunissent la surcharge, les frottements et la perte d’équilibre.
Risques des exosquelettes : collision et coincement
Les exosquelettes sont constitués de parties mobiles comme les bras articulés et les moteurs. Or, ces derniers peuvent présenter des risques de collision et de coincement assez importants.
En effet, ces parties mobiles peuvent heurter l’utilisateur lors d’une défaillance logicielle (c’est ce que l’on appelle les bugs d’algorithmes), ou bien lors d’une défaillance mécanique, telle que l’usure de joints.
Ces risques causent des contusions, mais aussi des coupures, voire de graves traumatismes.
Quant aux coincements, ils surviennent notamment au réglage de l’exosquelette lors de l’ajustement des sangles. Cependant, cela peut aussi être causé par des mouvements brusques des doigts, des parties de vêtement ou des membres qui se pincent entre les engrenages.
Les résultats sont des fractures, des amputations partielles et des écrasements de membres. C’est pour cela que la mise en place d’une maintenance rigoureuse et de capteurs anti-collision est indispensable afin de minimiser les risques des exosquelettes.
Abrasion et frottements coupés
Les sangles, les harnais et les parties rigides mal ajustés exposent l’utilisateur à des abrasions et à des frottements.
En fait, ce sont les contacts prolongés qui irritent la peau au niveau des bras, des épaules et de la taille, ce qui va causer des ampoules, des rougeurs et des érosions cutanées.
Dans le pire des cas, des ulcères de pression peuvent survenir après 4 à 6 h d’usage intensif. Or, porter un exosquelette plus de 4 h est bien déconseillé.
De plus, si vous portez un exosquelette sans faire attention, vous risquez de vous couper avec les fixations métalliques et les vis saillantes. Ces dernières ont souvent des bords tranchants. Sachez aussi qu’une mauvaise adaptation morphologique n’est pas étrangère à ces risques. Des rembourrages ergonomiques et des vérifications périodiques permettent de limiter ces lésions.
Supplément dû au poids du dispositif : un des risques des exosquelettes
Certains dispositifs peuvent atteindre 10 à 15 kg selon le modèle. Or, ils imposent un supplément dû au poids de l’exosquelette. Ce poids est réparti sur les épaules, sur le dos et sur les hanches tout en augmentant la charge globale de 20 à 30 % lors des phases statiques ou bien lentes.
Le coût énergétique cardiaque est alors élevé de 10 à 20 % selon les études biomécaniques.
Par ailleurs, la fatigue générale causée par la surcharge locale est accentuée après 2 à 4 h d’utilisation. Lombalgies, tensions cervicales et nouveaux TMS deviennent inévitables.
Chez les utilisateurs peu entraînés, les risques de déséquilibre et de chutes sont réels. C’est pour cela qu’une conception allégée de l’exosquelette, en carbone et en matériaux composites en combinaison avec des pauses programmées, est vivement conseillée.
Risques des exosquelettes : les inconvénients biomécaniques et physiologiques
Nous venons de voir les risques des exosquelettes physiques et mécaniques. Qu’en est-il donc des risques biomécaniques et physiologiques ?
Perturbations de l’équilibre et des chutes
Les exosquelettes peuvent être responsables de perturbations de l’équilibre avec des risques de chutes. Et pour cause, le port d’un exosquelette change la répartition des masses autour du corps de l’utilisateur, en conséquence l’inertie et la position du centre de gravité.
Cela modifie alors l’équilibre et, de ce fait, parvient à augmenter les risques de chute. Plus ces paramètres s’éloignent de ceux du corps sans exosquelette et plus l’utilisateur devra fournir des efforts pour contrôler sa posture afin de rester stable, notamment lors des mouvements rapides.
Après une utilisation prolongée du dispositif, les changements perturbent la coordination neuromusculaire et les repères proprioceptifs. Le corps aura plus de peine à réajuster son schéma postural, d’où l’entraînement de déséquilibres marqués, voire des chutes inopinées.
D’autre part, des troubles sensimoteurs peuvent persister plusieurs heures, ce qui affecte la marche, la vigilance et la réactivité. Cependant, la rééducation de l’équilibre permet une récupération progressive pour minimiser les effets tout en apportant une stabilité fonctionnelle.
Désadaptation musculaire et articulaire
Autres risques des exosquelettes : la désadaptation musculaire et articulaire. Celle-ci est le résultat d’une immobilisation partielle provoquée par l’assistance passive des exosquelettes. Cette réduction de sollicitation entraîne une fonte musculaire localisée ainsi qu’une baisse du tonus accompagnée d’une raideur progressive dans les articulations.
Chez les utilisateurs sains, l’usage prolongé du dispositif altère les réflexes moteurs et la coordination naturelle, ce qui induit une dépendance au dispositif.
Le maintien de la souplesse et de la force fonctionnelle est freiné par le manque de mouvement. Pour cela, une rééducation ciblée s’impose avec des exercices de mobilité et un renforcement musculaire pour restaurer la motricité naturelle du corps.
Augmentation des contraintes locales
Si l’exosquelette est mal ajusté, certains muscles vont devoir travailler plus que d’autres. Un mauvais repartitionnement de l’effort va alors pousser une partie du corps à supporter tout le poids et la tension. Ainsi, les efforts vont se déplacer vers les zones lombaires, vers les zones cervicales et articulaires.
Seulement, cette surcharge répétée va provoquer les microtraumatismes et accentuer les déséquilibres posturaux à long terme. Il faudra donc effectuer un réglage individualisé de l’exosquelette pour limiter les contraintes locales et améliorer le confort d’utilisation.
| Risques des exosquelettes de nature biomécanique |
Mécanisme |
Conséquences |
| Perte d’équilibre |
Décalage du centre de gravité |
Chutes + 30 % en tests |
| Fonte musculaire |
Immobilisation |
– 15 % de force après 4h |
| Contraintes compensatoires |
Mauvais réglage |
TMS secondaires |
Contre-indications médicales
Les exosquelettes peuvent ne pas convenir à tous, notamment aux personnes souffrant de certaines pathologies chroniques.
Pathologies cardiovasculaires et respiratoires
Les exosquelettes doivent être utilisés avec prudence chez les personnes présentant des maladies cardiovasculaires ou respiratoires, comme l’hypertension ou la BPCO, en raison de leur réserve fonctionnelle réduite.
Ainsi, la marche assistée par ce dispositif modifie la dépense énergétique et sollicite davantage le cœur et la ventilation. Cela nécessite alors une évaluation médicale préalable chez les patients fragiles.
Par ailleurs, certains exosquelettes exercent une pression thoracique qui peut gêner l’expansion pulmonaire et aggraver l’essoufflement chez les personnes atteintes de BPCO.
Problèmes cutanés et morphologiques
En cas de plaies ouvertes ou de fragilité cutanée, voire d’escarres (personnes paralysées), l’exosquelette présente aussi des risques. En effet, les interfaces et les angles provoquent souvent des frottements qui peuvent aggraver la situation et favoriser les infections et les nécroses cutanées.
Quant aux personnes atteintes d’obésité sévère et dont l’IMC est supérieur à 40, il sera impossible de l’ajuster en raison du volume adipeux excessif. Il en est de même pour les personnes de petite taille (1,50 m) et grande taille (1,95 m). L’alignement biomécanique étant rendu impossible, ce qui augmente les risques de chutes et de lésions articulaires dues à une mauvaise transmission de force.
Risques des exosquelettes : troubles neurologiques et locomoteurs
Les exosquelettes ne sont généralement pas adaptés aux personnes atteintes de troubles neurologiques et locomoteurs sévères. On vous explique.
Ces dispositifs reposent sur la détection fiable des intentions motrices. Or, chez les personnes hémiplégiques, la dissymétrie importante du contrôle moteur perturbe beaucoup la synchronisation entre le corps et le système. Les mouvements deviennent inefficaces et surtout, dangereux.
Ainsi, chez un utilisateur qui a une maladie de Parkinson avancée, les fluctuations motrices, blocages ou dyskinésies rendent les signaux difficiles à interpréter. Chez une personne amputée, l’absence de groupe musculaire empêche les capteurs d’identifier correctement les différentes commandes pour un mouvement assisté et cohérent.
Limites d’usage pour éviter les risques des exosquelettes
Comme beaucoup d’autres dispositifs, il existe des limites d’usage et des contre-indications chez les exosquelettes qui méritent une attention particulière.
Tâches imprévisibles ou précises
Tout d’abord, les exosquelettes ne sont pas des dispositifs adaptés aux tâches imprévisibles et précises qui nécessitent des mouvements rapides de l’utilisateur. Et pour cause, leurs algorithmes sont optimisés pour des gestes lents et cycliques. Ils peinent à suivre, par ailleurs, les variations brusques de trajectoire ainsi que les micro-ajustements. C’est le cas, par exemple, d’un assemblage délicat de composants électroniques.
La lenteur de réponse n’est pas étrangère à la génération d’erreurs de positionnement, de collisions accidentelles et de la perte de précision. C’est pour cela que les exosquelettes conviennent mieux aux activités industrielles répétitives qu’aux métiers qui demandent bien plus de dextérité dans les manœuvres.
Environnements à risques spécifiques
Par leur conception, sachez que les exosquelettes sont interdits dans les environnements dits ATEX (Atmosphères EXplosibles – risque d’explosion). Cela en raison des charges électrostatiques générées par leurs matériaux et mouvements. Celles-ci sont susceptibles d’enflammer le gaz ou des poussières inflammables.
D’autre part, les batteries lithium-ion sont très sensibles aux surchauffes et présentent un risque d’incendie ou d’explosion en atmosphère explosive.
De plus, les températures extrêmes (inférieures à -10 °C ou supérieures à +45 °C) ont tendance à dégrader grandement les performances des batteries et à réduire leur autonomie. Sans escompter qu’ils altèrent les composants électroniques, les moteurs et les capteurs. Il est donc clair que l’utilisation dans de telles conditions compromet la sécurité et la fiabilité de l’exosquelette.
Populations vulnérables
Enfin, on termine avec une certaine tranche de la population : les personnes âgées de plus de 55 ans et, chez les personnes âgées. Celles-ci sont sujettes à une diminution de la proprioception, de la densité osseuse et de la récupération musculaire, ont plus de chance de faire des chutes avec ou sans fractures et souffrent d’une surcharge articulaire, d’où la nécessité d’une vigilance lors de l’ajustement.
Par ailleurs, les novices qui manquent d’expérience afin d’anticiper les réactions du dispositif. Ce qui peut risquer de multiplier les erreurs de posture, voire les microtraumatismes.
Conclusion
Bien que les exosquelettes soient des dispositifs modernes qui ont permis de faire un bond dans l’innovation médicale et industrielle, ils sont tout de même sujets à des facteurs de risques plus ou moins importants. Contre-indiqués chez les personnes obèses et souffrant de pathologies sévères, ils sont également inadaptés à des tâches précises et dans des environnements ATEX. Par ailleurs, ils risquent de perturber l’équilibre chez les utilisateurs et peuvent provoquer des lésions cutanées. Cependant, ces risques sont energeitrés en cas d’un mauvais ajustement ou chez une certaine tranche de la population.
Il est donc nécessaire de bénéficier d’une formation adéquate et d’un ajustement des paramètres par des professionnels d’exosquelettes.